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NS 142 (Incoloy 825)

 （0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti ）、NS 142、Incoloy 825合金 是一種用鈦穩定化的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu耐蝕合金。國外稱作 Incoloy 825,也稱作 Ni-O-nel 825或 Ni-O-nel合金。中國國標牌號為GB NS 142。此合金具有良好的耐全面腐蝕和局部腐蝕性能且工藝性能良好，因此，在化學、能源、石油化工、濕法冶金工業中得到了廣泛應用。

一、化學成分和組織(zhi)特點

 合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)化學成(cheng)分列(lie)于表2-4-66。合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)成(cheng)分中(zhong)的(de)鎳當(dang)量(liang)和(he)鉻(ge)當(dang)量(liang)的(de)平衡關系，決(jue)定了此合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)在固溶條件下為純奧(ao)氏體(ti)組織(zhi)。但在中(zhong)溫時(shi)效時(shi)，會在奧(ao)氏體(ti)基體(ti)和(he)晶間上析出碳(tan)化物和(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬間化合(he)物，這些沉淀相會危害合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)力學性能(neng)和(he)耐蝕性能(neng)。

二、耐腐蝕性能

  1. 全(quan)面腐蝕

    ①. 大氣 

        此合(he)(he)金(jin)耐鄉村、工(gong)業和(he)海洋環境(jing)的大氣腐蝕，但(dan)在(zai)含(han)氯化物高(gao)的大氣中(zhong)，尤其是在(zai)潮濕的大氣中(zhong)，此合(he)(he)金(jin)會產(chan)生很淺的點(dian)蝕，見表2-4-67。

   ②. 淡水

    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金耐淡水腐蝕，包括腐蝕性最強的含游離的CO₂、鐵的化合物和氯化物、自然水以及含雜質的各種工業冷卻水，其腐蝕速度通常低于0.0025mm/a.

   ③. 海水 

    表(biao)2-4-68給出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金(jin)在各(ge)種海(hai)(hai)(hai)水中(zhong)的耐蝕(shi)性。此(ci)合金(jin)在高(gao)速海(hai)(hai)(hai)水中(zhong)耐蝕(shi)，在靜止和低速海(hai)(hai)(hai)水中(zhong)或有污染(ran)的海(hai)(hai)(hai)水條件下會產生一(yi)定的腐蝕(shi)。

   ④. 硫酸

    在硫酸中，此合金的耐蝕性大體相當于0Cr22Ni47Mo6.5Cu2Nb2，但使用溫度稍低。圖2-4-45和圖2-4-46以及表2-4-69給出了此合金在通氣純硫酸中的腐蝕試驗結果。在不通氣的純硫酸中，基于大量的實驗室和工廠設備運行經驗的統計規律，0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在50℃以下的所有濃度的酸中的腐蝕速率小于0.15mm/a,具有可靠的耐蝕性；在沸騰溫度，濃度小于40%的硫酸中的腐蝕速率為0.5mm/a,屬于耐蝕范圍；在60%和80%的H₂SO₄中，只能用于65℃以下。在65℃充空氣的硫酸中，當濃度小于20%時，隨濃度的增加對合金的耐蝕性無明顯影響，在40%以上的硫酸中，隨濃度的提高合金的腐蝕加劇，見表2-4-70。

    硫酸在實際應用中，常含有各種雜質，除氯化物雜質外，所含的HNO₃、Fe₂(SO4)₃、CuSO₄、硝酸鹽、過硫酸鹽、高錳酸鹽等均可促進合金鈍化從而減少腐蝕，在此種環境中合金的使用溫度較在純H₂SO₄中可相應提高，見表2-4-71。而氯化物雜質，因其形成HCl將急劇加速合金的腐蝕。

  ⑤. 磷酸(suan)

    在試劑級磷酸中，此合金在低于85%的H₃PO₄中，直到沸騰溫度都是耐蝕的，見圖2-4-47和表2-4-72。表2-4-73為此合金在濕法磷酸工廠中的現場試驗數據，在含F-和其他雜質的料漿中0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti亦具有較好的耐蝕性，但不如前述高鉻的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu合金。

   ⑥. 鹽酸 

   表2-4-74列出了(le)(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金(jin)在(zai)(zai)不同濃度鹽酸(suan)(suan)(suan)中的(de)實(shi)驗室(shi)結(jie)果。此(ci)合金(jin)僅在(zai)(zai)室(shi)溫的(de)稀酸(suan)(suan)(suan)溶液中可以使用。實(shi)驗表明，充(chong)氣加(jia)速(su)了(le)(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)(zai)鹽酸(suan)(suan)(suan)中的(de)腐蝕(shi)(shi)，例(li)如在(zai)(zai)5mol/L HCl、室(shi)溫、N2飽和的(de)條件下的(de)腐蝕(shi)(shi)速(su)率（72h)僅為(wei)0.006mm/a,而在(zai)(zai)用空氣飽和的(de)酸(suan)(suan)(suan)中卻為(wei)0.53mm/a,耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)迅速(su)下降。

   ⑦. 氫氟(fu)酸和氟(fu)硅酸

  此(ci)(ci)合金在(zai)(zai)氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)中耐蝕(shi)性不佳，僅(jin)在(zai)(zai)少數條件下(xia)具有(you)中等耐蝕(shi)性，一般不推薦在(zai)(zai)純氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)中使用(yong)。氟(fu)(fu)硅(gui)酸(suan)的(de)腐(fu)蝕(shi)性較氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)輕，在(zai)(zai)含有(you)雜質的(de)氟(fu)(fu)硅(gui)酸(suan)中，此(ci)(ci)合金耐蝕(shi)性良好(hao)，可以(yi)用(yong)到60℃。0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在(zai)(zai)氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)、氟(fu)(fu)硅(gui)酸(suan)及含氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)介質中的(de)耐蝕(shi)性見表2-4-75。

   ⑧. 亞(ya)硫(liu)酸(suan)

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti耐濕SO₂和亞硫酸溶液的腐蝕，適用范圍很廣，尤其是在含有H₂SO₄的亞硫酸溶液中，此合金的耐蝕性優于含有相同鉻、鉬而不含銅的合金。在亞硫酸和含亞硫酸的介質中的腐蝕數據見表2-4-76。

   ⑨. 硝酸

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金在沸騰溫(wen)度的(de)(de)所有(you)濃度的(de)(de)硝(xiao)酸中(zhong)（包(bao)括66%HNO3)具有(you)良(liang)好的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)。在稀硝(xiao)酸中(zhong)可(ke)以使用到沸點以上的(de)(de)溫(wen)度，在室溫(wen)發(fa)煙(yan)硝(xiao)酸和70℃加緩蝕(shi)劑(ji)的(de)(de)發(fa)煙(yan)硝(xiao)酸中(zhong)，也呈現(xian)出(chu)(chu)較好的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)。此合(he)金的(de)(de)耐硝(xiao)酸腐蝕(shi)性(xing)能見表2-4-77和表2-4-78及圖2-4-48。鑒于通(tong)常(chang)的(de)(de)18-8C-Ni不(bu)銹鋼(gang)具有(you)良(liang)好的(de)(de)耐硝(xiao)酸腐蝕(shi)性(xing)能，在純HNO3中(zhong)不(bu)采(cai)用此合(he)金。在含有(you)各種(zhong)雜質(zhi)和添加物(wu)的(de)(de)HNO3中(zhong)，OC-21N42M03Cu2Ti呈現(xian)出(chu)(chu)良(liang)好的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)，優于Cr-Ni奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)，常(chang)被采(cai)用，見表2-4-79。

   ⑩. 有機酸(suan)和化合物

   在(zai)(zai)有機(ji)酸(suan)和化(hua)合物中，此(ci)合金表現(xian)出(chu)高度(du)的耐(nai)(nai)蝕(shi)性，可(ke)以在(zai)(zai)很寬的溫度(du)范圍(wei)內應用。在(zai)(zai)沸騰(teng)溫度(du)時(shi)，除(chu)在(zai)(zai)10%草酸(suan)中外，在(zai)(zai)大多數(shu)10%的有機(ji)酸(suan)中均耐(nai)(nai)蝕(shi)，在(zai)(zai)有機(ji)加工(gong)的過(guo)程(cheng)中也呈(cheng)現(xian)出(chu)優良的耐(nai)(nai)蝕(shi)性，工(gong)廠(chang)試驗結(jie)果見表 2-4-81 。

  2. 晶(jing)間腐蝕

   在1150~1204℃固溶處(chu)理條件下對(dui)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕不(bu)敏(min)感，當中溫(wen)敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)理1h時，如760℃,在晶(jing)(jing)(jing)界上將(jiang)出(chu)現富鉻(ge)的(de)(de)M23C6沉淀，進而導致在沸騰(teng)65%HNO3中的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕。然而在敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)前940℃穩(wen)定(ding)(ding)化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)理1小時，可(ke)(ke)防(fang)(fang)止(zhi)(zhi)敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)引起(qi)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕。圖2-4-49 指出(chu)了(le)原始固溶退火狀態(tai)和(he)敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)溫(wen)度、時間的(de)(de)關系。顯(xian)然在65%HNO3的(de)(de)評價試(shi)驗中，940℃穩(wen)定(ding)(ding)化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)理將(jiang)延遲在敏(min)感溫(wen)度產生晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕所需的(de)(de)敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)時間。研究表明，在此溫(wen)度由于易形成TiC,可(ke)(ke)防(fang)(fang)止(zhi)(zhi)產生大量的(de)(de)M23C6所引起(qi)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)界鉻(ge)貧化(hua)(hua)(hua)(hua)。同時，由于鉻(ge)的(de)(de)高溫(wen)下擴散也將(jiang)減(jian)少晶(jing)(jing)(jing)界鉻(ge)的(de)(de)貧化(hua)(hua)(hua)(hua)程度，因此防(fang)(fang)止(zhi)(zhi)或減(jian)緩了(le)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)產生。為此目的(de)(de)，此合金的(de)(de)工廠供(gong)貨狀態(tai)可(ke)(ke)為940℃穩(wen)定(ding)(ding)化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)理狀態(tai)。

  3. 點腐蝕

  表2-4-82 列出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在氧化(hua)性酸性氯化(hua)物中(zhong)的耐(nai)點性能(neng)，顯然此合金在此類介質中(zhong)耐(nai)蝕性欠(qian)佳。

  4. 應力腐蝕

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在堿和MgCl₂中的耐應力腐蝕斷裂性能見表2-4-83。

三、力學(xue)性能

    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的室溫力學性能件表 2-4-84。

四(si)、物流(liu)性能(neng)

  表2-4-85 為0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的物(wu)理性能。

五、熱冷(leng)加工及(ji)成型性能

  此合(he)金的(de)熱成型(xing)溫度為927~1065℃,不(bu)(bu)宜(yi)在晶(jing)間腐蝕敏感溫度（650℃)下進行成型(xing)操作，如果(guo)在高于1065℃成型(xing)，最終成型(xing)應在870~980℃范(fan)圍內進行，以獲得良好的(de)耐(nai)晶(jing)間腐蝕性能。此合(he)金亦適于冷加工成型(xing)，其性能類(lei)似Cr-Ni奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼。

六、熱處理工藝

  此合金適宜的最終熱處理(li)是940℃穩定化處理(li)。中間退火溫度(du)以高于(yu)1050℃固溶軟化退火溫度(du)為宜。

七、焊接(jie)性能

  可以采用通(tong)常的焊(han)接方(fang)法焊(han)接，推薦采用鎳(nie)基焊(han)絲(si)（00Cr22Ni61Mo9Nb)。

八、應用

  由于此(ci)合(he)金的耐蝕適(shi)應(ying)性廣(guang)(guang)(guang)泛(fan)，因(yin)此(ci)在化學加工工業(ye)、熱(re)(re)海(hai)水和水冶(ye)廠得到廣(guang)(guang)(guang)泛(fan)應(ying)用。主要用于處(chu)理(li)熱(re)(re)硫酸、含氯化物溶液、亞硫酸等環境的熱(re)(re)交換器、管道、閥(fa)門、泵等。在造(zao)紙工業(ye)的木漿浸取器及深源氣(qi)井(jing)領域中亦得到廣(guang)(guang)(guang)泛(fan)的應(ying)用。