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NS 142 (Incoloy 825)

 （0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti ）、NS 142、Incoloy 825合金(jin) 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(hua)學成分和(he)組織特點

 合(he)金(jin)的化(hua)學成分(fen)列于(yu)表2-4-66。合(he)金(jin)成分(fen)中的鎳當量和(he)(he)(he)鉻當量的平衡關系(xi)，決(jue)定了此合(he)金(jin)在固溶條件下(xia)為(wei)純奧氏(shi)體(ti)組織。但在中溫時(shi)效時(shi)，會在奧氏(shi)體(ti)基體(ti)和(he)(he)(he)晶間上析出(chu)碳化(hua)物(wu)和(he)(he)(he)金(jin)屬(shu)間化(hua)合(he)物(wu)，這些沉淀相會危害合(he)金(jin)的力學性能和(he)(he)(he)耐蝕性能。

二、耐腐蝕性能(neng)

  1. 全面(mian)腐蝕

    ①. 大氣 

        此合金(jin)耐鄉(xiang)村、工(gong)業和海(hai)洋環境的(de)大氣腐蝕(shi)，但在含氯化物高的(de)大氣中，尤其是在潮濕(shi)的(de)大氣中，此合金(jin)會產生很淺(qian)的(de)點蝕(shi)，見表(biao)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(shui) 

    表2-4-68給出了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在各種海(hai)(hai)水中的耐(nai)蝕(shi)性。此合金在高(gao)速海(hai)(hai)水中耐(nai)蝕(shi)，在靜止和低速海(hai)(hai)水中或有污染的海(hai)(hai)水條件下會(hui)產生一定的腐蝕(shi)。

   ④. 硫酸(suan)

    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

    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(suan) 

   表2-4-74列出(chu)了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在(zai)不(bu)同濃度鹽酸(suan)中的(de)實驗(yan)室結果(guo)。此合金僅在(zai)室溫(wen)的(de)稀酸(suan)溶(rong)液中可以(yi)使用。實驗(yan)表明(ming)，充氣加速(su)了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)鹽酸(suan)中的(de)腐(fu)蝕，例如在(zai)5mol/L HCl、室溫(wen)、N2飽和的(de)條件下的(de)腐(fu)蝕速(su)率（72h)僅為0.006mm/a,而在(zai)用空氣飽和的(de)酸(suan)中卻(que)為0.53mm/a,耐蝕性迅(xun)速(su)下降(jiang)。

   ⑦. 氫氟(fu)酸和氟(fu)硅酸

  此(ci)合金在(zai)(zai)氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸中(zhong)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)不佳(jia)，僅在(zai)(zai)少數條(tiao)件下具有(you)中(zhong)等(deng)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)，一般(ban)不推(tui)薦在(zai)(zai)純氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸中(zhong)使用。氟(fu)(fu)硅酸的腐蝕(shi)(shi)性(xing)較氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸輕，在(zai)(zai)含有(you)雜(za)質的氟(fu)(fu)硅酸中(zhong)，此(ci)合金耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)良好，可以用到60℃。0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在(zai)(zai)氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸、氟(fu)(fu)硅酸及含氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸介質中(zhong)的耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)見表2-4-75。

   ⑧. 亞硫酸

   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合金在(zai)(zai)(zai)沸騰(teng)溫度(du)的(de)(de)所有(you)濃度(du)的(de)(de)硝酸中(zhong)(zhong)（包括66%HNO3)具有(you)良(liang)好的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕性(xing)。在(zai)(zai)(zai)稀硝酸中(zhong)(zhong)可以使用(yong)到沸點以上的(de)(de)溫度(du)，在(zai)(zai)(zai)室溫發煙硝酸和(he)70℃加緩蝕劑的(de)(de)發煙硝酸中(zhong)(zhong)，也呈現(xian)出較(jiao)好的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕性(xing)。此(ci)合金的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)硝酸腐蝕性(xing)能(neng)見表(biao)2-4-77和(he)表(biao)2-4-78及(ji)圖2-4-48。鑒(jian)于(yu)通常的(de)(de)18-8C-Ni不銹鋼具有(you)良(liang)好的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)硝酸腐蝕性(xing)能(neng)，在(zai)(zai)(zai)純HNO3中(zhong)(zhong)不采(cai)用(yong)此(ci)合金。在(zai)(zai)(zai)含有(you)各種雜質和(he)添(tian)加物的(de)(de)HNO3中(zhong)(zhong)，OC-21N42M03Cu2Ti呈現(xian)出良(liang)好的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕性(xing)，優于(yu)Cr-Ni奧氏體不銹鋼，常被采(cai)用(yong)，見表(biao)2-4-79。

   ⑩. 有機酸和化合(he)物

   在(zai)有(you)機酸和(he)化合(he)物中(zhong)，此(ci)合(he)金表現出(chu)高度的耐蝕性(xing)，可以在(zai)很寬的溫(wen)度范圍內(nei)應(ying)用(yong)。在(zai)沸騰溫(wen)度時，除在(zai)10%草酸中(zhong)外，在(zai)大多數10%的有(you)機酸中(zhong)均(jun)耐蝕，在(zai)有(you)機加工的過(guo)程中(zhong)也呈現出(chu)優良(liang)的耐蝕性(xing)，工廠試驗結果(guo)見表 2-4-81 。

  2. 晶間腐蝕

   在(zai)(zai)1150~1204℃固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)條件下(xia)對晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)不敏(min)(min)(min)感，當中(zhong)溫(wen)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)1h時(shi)(shi)(shi)，如760℃,在(zai)(zai)晶(jing)界上將(jiang)出現富鉻的(de)M23C6沉淀，進而(er)導致在(zai)(zai)沸騰65%HNO3中(zhong)的(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。然而(er)在(zai)(zai)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)前940℃穩(wen)定(ding)化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)1小時(shi)(shi)(shi)，可(ke)防(fang)止敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)引(yin)(yin)起(qi)的(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。圖2-4-49 指出了(le)原始固溶(rong)退火(huo)狀態和敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)溫(wen)度、時(shi)(shi)(shi)間(jian)的(de)關系。顯然在(zai)(zai)65%HNO3的(de)評價試驗(yan)中(zhong)，940℃穩(wen)定(ding)化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)將(jiang)延遲在(zai)(zai)敏(min)(min)(min)感溫(wen)度產生(sheng)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)所需的(de)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)時(shi)(shi)(shi)間(jian)。研究表明，在(zai)(zai)此(ci)溫(wen)度由于易形成TiC,可(ke)防(fang)止產生(sheng)大量(liang)的(de)M23C6所引(yin)(yin)起(qi)的(de)晶(jing)界鉻貧化(hua)(hua)。同時(shi)(shi)(shi)，由于鉻的(de)高溫(wen)下(xia)擴散也將(jiang)減(jian)少晶(jing)界鉻的(de)貧化(hua)(hua)程度，因此(ci)防(fang)止或減(jian)緩了(le)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)產生(sheng)。為此(ci)目的(de)，此(ci)合金的(de)工廠供貨狀態可(ke)為940℃穩(wen)定(ding)化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)狀態。

  3. 點腐蝕

  表2-4-82 列出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在氧化性(xing)酸性(xing)氯化物中的耐點性(xing)能，顯然此(ci)合金在此(ci)類介(jie)質中耐蝕性(xing)欠(qian)佳(jia)。

  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、力學性能

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

四、物流(liu)性能

  表2-4-85 為0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的物理性能。

五、熱冷(leng)加(jia)工(gong)及成(cheng)型性能

  此(ci)合金的(de)(de)熱成型(xing)(xing)溫度(du)為927~1065℃,不宜在晶間腐(fu)蝕敏感(gan)溫度(du)（650℃)下進行(xing)成型(xing)(xing)操(cao)作，如果在高于(yu)1065℃成型(xing)(xing)，最終成型(xing)(xing)應在870~980℃范圍內(nei)進行(xing)，以獲得(de)良好(hao)的(de)(de)耐晶間腐(fu)蝕性能。此(ci)合金亦適于(yu)冷加(jia)工(gong)成型(xing)(xing)，其性能類(lei)似Cr-Ni奧氏體不銹鋼。

六、熱處理工藝

  此合金適宜的最(zui)終熱處(chu)理(li)(li)是940℃穩定(ding)化(hua)處(chu)理(li)(li)。中間(jian)退火(huo)溫度以高于1050℃固溶軟化(hua)退火(huo)溫度為宜。

七、焊(han)接性(xing)能

  可以采用通常的(de)焊(han)接(jie)(jie)方法焊(han)接(jie)(jie)，推薦采用鎳基焊(han)絲（00Cr22Ni61Mo9Nb)。

八、應(ying)用(yong)

  由于(yu)(yu)此合金的(de)耐蝕適(shi)應性(xing)廣泛，因此在化學(xue)加(jia)工工業、熱海水和水冶廠得到(dao)廣泛應用。主要用于(yu)(yu)處理熱硫酸、含氯化物溶液、亞硫酸等環境(jing)的(de)熱交換器(qi)、管道、閥(fa)門、泵等。在造紙工業的(de)木漿浸取器(qi)及深源氣井領域中亦(yi)得到(dao)廣泛的(de)應用。