高溫合金(jin)是(shi)指以鐵、鎳、鈷為(wei)基,能在600℃以上的高溫下(xia)抗(kang)氧化、耐(nai)腐(fu)蝕(shi),并能在一定應力作用(yong)下(xia)長期(qi)工作的一類(lei)金(jin)屬材(cai)料,具有優異(yi)的高溫強度,良好(hao)的抗(kang)氧化和抗(kang)熱腐(fu)蝕(shi)性(xing)能,良好(hao)的疲勞性(xing)能、斷(duan)裂韌性(xing)等綜合性(xing)能,又被稱為(wei)“超合金(jin),”主要應用(yong)于航(hang)空、航(hang)天、艦(jian)船、車(che)輛、工業(ye)燃機和能源領域。
Hastelloy C-276合金中外牌號: 美國UNS:N10276 ,德國DIN: NiMo16Cr15W W-Nr: 2.4819 中國GB/T: NS 334 英國BS: NA 17D 化學成分標號:00Cr16Ni60Mo16W4
(00Cr16Ni60Mo16W4 )Hastelloy C-276 合金于1965年問世,1970年后采用爐外精煉工藝(AOD,VOD)進行生產,以獲得超低碳(C ≤ 0.02% )和高純度的合金內在質量。為了降低0Cr16Ni60Mo16W4合金的焊后和熱成型后晶間腐蝕的敏感性和脆性,克服Hastelloy C合金焊接后或熱成型后尚需要進行固溶處理的嚴重缺點,除降低碳含量(C ≤ 0.02% )外,還降低了合金中的硅含量到≤ 0.08%。降低碳含量可減少合金中的碳化物析出的數量;降低硅含量可減少合金中金屬間相的沉淀數量,從而達到提高合金耐晶間腐蝕性能的目的。與此同時,合金的塑性、韌性和加工成型也有極大的改善。
一(yi)、化學成分(fen)
00Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)化學成分(fen)見下表,其(qi)特點(dian)是低(di)碳、低(di)硅(gui)。
Hastelloy C-276 ( GB NS 334 )合金的化學成分 | ||||||||||||
元素名稱 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | W | Fe | Co | V |
含量 | ≤0.02 | ≤0.08 | ≤1.0 | ≤0.04 | ≤0.03 | 14.5~16.5 | ≥57 | 15.0~17.0 | 3.0~4.5 | 4.0~7.0 | ≤2.5 | ≤0.035 |
二、耐蝕性能(neng)
1. 全面(mian)腐(fu)蝕(shi)
一般情況0Cr16Ni60Mo16W4的腐蝕(shi)數據對(dui)00Cr16Ni60Mo16W4也(ye)是適用的。表3-5-26和(he)圖(tu)3-5-16~圖(tu)3-5-21列出了(le)該合金(jin)本身進行(xing)腐蝕(shi)試驗所取得的結(jie)果。顯(xian)然,00Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)固溶態的耐蝕(shi)特點與0Cr16Ni60Mo16W4完(wan)全一致。因此,前(qian)述 0Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)的耐蝕(shi)性結(jie)果仍可適用于(yu)00Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)。
2. 局(ju)部腐(fu)蝕
試驗表明,00Cr16Ni60Mo16W4 合金的晶間腐蝕敏感性遠比0Cr16Ni60Mo16W4低。但是,當在600~1150℃敏化或焊后冷卻時,此合金中仍有二次碳化物和一些金屬間相析出,因而在某些介質條件下仍然影響00Cr16Ni60Mo16W4 合金在焊接用途的使用。在5%FeCl3+10%NaCl溶液中,室溫下試驗72h,00Cr16Ni60Mo16W4合金無論是焊態、固溶態,還是焊后熱處理態均無點蝕產生。表3-5-27系在一些介質中,00Cr16Ni60Mo16W4 合金耐點蝕試驗結果。
在10%FeCl3 中進行的縫隙腐蝕試驗結果標準,00Cr16Ni60Mo16W4 耐縫隙腐蝕性能也是較好的。
3. 加速(su)腐蝕試驗
加速腐蝕(shi)(shi)試驗(yan)(yan)是為了(le)迅速確定 Hastelloy C-276合金的耐(nai)蝕(shi)(shi)性是否滿(man)足(zu)工廠實(shi)際(ji)腐蝕(shi)(shi)環境的需要(yao)。加速腐蝕(shi)(shi)試驗(yan)(yan)所選用(yong)(yong)的介質一般要(yao)較實(shi)際(ji)使用(yong)(yong)條件更(geng)加苛刻。對鎳鉻鉬型(xing)耐(nai)蝕(shi)(shi)合金而(er)言,按規定要(yao)進行(xing)鹽酸(suan)(suan)彎曲試驗(yan)(yan)和硫酸(suan)(suan)鐵試驗(yan)(yan)。
鹽酸彎(wan)曲(qu)試(shi)(shi)驗系10%沸(fei)騰HCI酸中試(shi)(shi)驗24小時,然(ran)后(hou)將(jiang)試(shi)(shi)樣彎(wan)曲(qu)180°。焊接試(shi)(shi)樣則要求(qiu)垂直于(yu)焊縫方向彎(wan)曲(qu),且彎(wan)曲(qu)中部位(wei)要位(wei)于(yu)熱影響(xiang)區。彎(wan)曲(qu)后(hou)的試(shi)(shi)樣在放大(da)10倍(bei)下觀察有無晶間開裂現象。
硫酸鐵試驗系在50%H2SO4+42g/LFe2(SO4)3沸騰溶液中試驗24h。若有晶間腐蝕存在,則試樣的腐蝕會加速。對于Hastelloy C-276合金,可允許的最高腐蝕速率為1.02mm/月或12.24mm/a。
三(san)、力學性能
表 3-5-29 系(xi) 00Cr16Ni60Mo16W4 合金的(de)室溫(wen)和(he)(he)高溫(wen)瞬時(shi)力學性能(neng)。表 3-5-30 則系(xi)焊接金屬的(de)力學性能(neng)。 表 3-5-31 和(he)(he) 表 3-5-32 分別(bie)為不同(tong)熱處理(li)條(tiao)件下的(de)低溫(wen)沖擊性能(neng)和(he)(he)室溫(wen)硬度。
四、物理性能
00Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金的物理性(xing)能(neng)件下表
五、焊(han)接性(xing)能(neng)
Hastelloy C-276合金焊(han)(han)接(jie)性(xing)能良好,可以(yi)采用(yong)通用(yong)的(de)焊(han)(han)接(jie)方法進(jin)行焊(han)(han)接(jie)無(wu)特殊(shu)困難。而TIG、MIG和手工電弧(hu)(hu)焊(han)(han)則是(shi)最(zui)常用(yong)的(de)。但當用(yong)于(yu)耐蝕用(yong)途(tu)時(shi),不(bu)推薦(jian)選(xuan)用(yong)乙炔焊(han)(han)方法。焊(han)(han)接(jie)過程中(zhong)要(yao)防止(zhi)熱輸入過大,對(dui)于(yu)埋弧(hu)(hu)焊(han)(han)更應特別(bie)注(zhu)意。
六、冷熱加工及成型性能
0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)冷加工(gong)(gong)并(bing)無特殊困難。但是(shi)(shi),其(qi)(qi)熱加工(gong)(gong)則是(shi)(shi)鎳基耐(nai)蝕(shi)合金(jin)中較困難的一種。這(zhe)并(bing)不是(shi)(shi)由于(yu)其(qi)(qi)熱塑(su)性(xing)低(di),而是(shi)(shi)由于(yu)變形抗力大,加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝(yi)控(kong)制(zhi)要求嚴格所致。圖3-5-14和圖3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)的熱塑(su)性(xing)進行試驗所取得的結果。顯然,電渣重熔冶(ye)煉可明顯提高(gao)此合金(jin)的熱塑(su)性(xing)。合金(jin)鍛態(tai)的熱塑(su)性(xing)高(gao)于(yu)鑄態(tai)。合金(jin)的熱加工(gong)(gong)及(ji)熱成(cheng)型溫(wen)度以1000~1200℃為宜。
七、熱處理
在沒有特殊規(gui)定和要求的(de)情況下,Hastelloy C-276合金進行(xing)固溶處理,即在1121℃下加(jia)熱后急冷。在此種狀態下,Hastelloy C-276合金才具有最(zui)佳的(de)耐蝕、力學綜合性能。
八(ba)、應用
Hastelloy C-276合金在(zai)冶(ye)金廠可生產(chan)板、管、絲、帶、棒材以(yi)及(ji)鍛(duan)件和鑄件。此合金由于(yu)在(zai)氯化物以(yi)及(ji)含各(ge)種有機酸(suan)(suan)(suan)的(de)硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)、亞硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)(suan)、各(ge)種有機酸(suan)(suan)(suan)、高溫氟(fu)化氫等(deng)介質(zhi)中的(de)良好的(de)耐全(quan)面(mian)腐(fu)(fu)蝕(shi)和局部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)性能(neng),因此可制造(zao)耐這些介質(zhi)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)各(ge)種容(rong)器(qi)、管道(dao)、閥門(men)、塔、槽等(deng)。