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NS 142 (Incoloy 825)

 （0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti ）、NS 142、Incoloy 825合(he)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(yi)、化學成分和(he)組織特點

 合(he)(he)(he)金的化(hua)學(xue)成(cheng)分列(lie)于表2-4-66。合(he)(he)(he)金成(cheng)分中的鎳當量和鉻當量的平衡關系，決(jue)定了此合(he)(he)(he)金在固溶(rong)條(tiao)件下為純奧氏(shi)體組織(zhi)。但(dan)在中溫時(shi)效時(shi)，會在奧氏(shi)體基(ji)體和晶(jing)間上析出碳化(hua)物(wu)和金屬(shu)間化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)，這些(xie)沉(chen)淀(dian)相會危(wei)害合(he)(he)(he)金的力學(xue)性能和耐蝕性能。

二、耐腐蝕(shi)性能

  1. 全面腐蝕

    ①. 大氣 

        此(ci)合(he)金耐鄉村、工(gong)業(ye)和海洋環境的(de)(de)大氣腐蝕，但在含氯化物高的(de)(de)大氣中(zhong)，尤其是在潮濕的(de)(de)大氣中(zhong)，此(ci)合(he)金會產生很淺的(de)(de)點蝕，見(jian)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2-4-68給出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金(jin)在(zai)各(ge)種海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)的(de)耐蝕性。此合金(jin)在(zai)高速(su)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)耐蝕，在(zai)靜止和(he)低速(su)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)或(huo)有(you)污染的(de)海(hai)水(shui)(shui)條件下會(hui)產(chan)生一定的(de)腐蝕。

   ④. 硫(liu)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

    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(biao)2-4-74列出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金(jin)在不同(tong)濃度鹽酸中的實驗(yan)室(shi)結果(guo)。此合金(jin)僅在室(shi)溫(wen)的稀酸溶液中可以使用。實驗(yan)表(biao)明，充氣(qi)加速(su)了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在鹽酸中的腐(fu)蝕(shi)，例如在5mol/L HCl、室(shi)溫(wen)、N2飽(bao)和(he)的條件下的腐(fu)蝕(shi)速(su)率（72h)僅為(wei)0.006mm/a,而在用空(kong)氣(qi)飽(bao)和(he)的酸中卻為(wei)0.53mm/a,耐蝕(shi)性迅速(su)下降。

   ⑦. 氫氟酸和(he)氟硅(gui)酸

  此(ci)合(he)金(jin)在氫(qing)(qing)(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)耐(nai)蝕性(xing)不佳，僅在少數條件下具有(you)中(zhong)(zhong)(zhong)等(deng)耐(nai)蝕性(xing)，一般不推薦(jian)在純氫(qing)(qing)(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)使用(yong)。氟(fu)硅(gui)酸(suan)(suan)(suan)的(de)腐蝕性(xing)較氫(qing)(qing)(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)輕，在含有(you)雜質的(de)氟(fu)硅(gui)酸(suan)(suan)(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)，此(ci)合(he)金(jin)耐(nai)蝕性(xing)良好，可以用(yong)到60℃。0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在氫(qing)(qing)(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)、氟(fu)硅(gui)酸(suan)(suan)(suan)及含氫(qing)(qing)(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)介質中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)耐(nai)蝕性(xing)見表(biao)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(suan)

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金(jin)在(zai)(zai)沸騰溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)所(suo)有(you)(you)濃度(du)的(de)(de)(de)(de)硝(xiao)酸(suan)(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)（包(bao)括66%HNO3)具有(you)(you)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)。在(zai)(zai)稀硝(xiao)酸(suan)(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)以使用到沸點以上的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)，在(zai)(zai)室(shi)溫(wen)發煙硝(xiao)酸(suan)(suan)和(he)70℃加(jia)緩蝕(shi)劑的(de)(de)(de)(de)發煙硝(xiao)酸(suan)(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)，也呈現(xian)出(chu)(chu)較好(hao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)。此合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)硝(xiao)酸(suan)(suan)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能見(jian)表(biao)2-4-77和(he)表(biao)2-4-78及圖2-4-48。鑒于(yu)通常的(de)(de)(de)(de)18-8C-Ni不銹(xiu)鋼具有(you)(you)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)硝(xiao)酸(suan)(suan)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能，在(zai)(zai)純HNO3中(zhong)(zhong)(zhong)不采用此合(he)金(jin)。在(zai)(zai)含有(you)(you)各種雜質和(he)添加(jia)物的(de)(de)(de)(de)HNO3中(zhong)(zhong)(zhong)，OC-21N42M03Cu2Ti呈現(xian)出(chu)(chu)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)，優于(yu)Cr-Ni奧氏體不銹(xiu)鋼，常被(bei)采用，見(jian)表(biao)2-4-79。

   ⑩. 有機酸和化合物

   在(zai)有機(ji)酸(suan)和化合物中(zhong)，此合金表現出高度的(de)耐蝕(shi)性(xing)，可以在(zai)很寬的(de)溫度范圍內應用。在(zai)沸騰溫度時(shi)，除在(zai)10%草酸(suan)中(zhong)外，在(zai)大多數10%的(de)有機(ji)酸(suan)中(zhong)均耐蝕(shi)，在(zai)有機(ji)加(jia)工的(de)過程中(zhong)也呈現出優(you)良的(de)耐蝕(shi)性(xing)，工廠試驗結果見表 2-4-81 。

  2. 晶(jing)間腐蝕

   在(zai)(zai)(zai)1150~1204℃固溶處(chu)理(li)(li)條件(jian)下對晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)不敏(min)(min)(min)感(gan)，當中(zhong)溫(wen)敏(min)(min)(min)化(hua)處(chu)理(li)(li)1h時，如(ru)760℃,在(zai)(zai)(zai)晶(jing)(jing)(jing)界上將出現(xian)富鉻(ge)的(de)(de)(de)M23C6沉淀，進而(er)導(dao)致在(zai)(zai)(zai)沸(fei)騰(teng)65%HNO3中(zhong)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)。然而(er)在(zai)(zai)(zai)敏(min)(min)(min)化(hua)前(qian)940℃穩(wen)定(ding)化(hua)處(chu)理(li)(li)1小時，可(ke)(ke)防(fang)(fang)止敏(min)(min)(min)化(hua)引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)。圖2-4-49 指(zhi)出了原始固溶退火狀(zhuang)態和(he)敏(min)(min)(min)化(hua)溫(wen)度、時間(jian)的(de)(de)(de)關系(xi)。顯然在(zai)(zai)(zai)65%HNO3的(de)(de)(de)評價試驗中(zhong)，940℃穩(wen)定(ding)化(hua)處(chu)理(li)(li)將延遲在(zai)(zai)(zai)敏(min)(min)(min)感(gan)溫(wen)度產生(sheng)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)所需的(de)(de)(de)敏(min)(min)(min)化(hua)時間(jian)。研究(jiu)表明(ming)，在(zai)(zai)(zai)此(ci)溫(wen)度由于(yu)易形(xing)成(cheng)TiC,可(ke)(ke)防(fang)(fang)止產生(sheng)大量(liang)的(de)(de)(de)M23C6所引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)界鉻(ge)貧化(hua)。同時，由于(yu)鉻(ge)的(de)(de)(de)高溫(wen)下擴散(san)也將減少晶(jing)(jing)(jing)界鉻(ge)的(de)(de)(de)貧化(hua)程度，因此(ci)防(fang)(fang)止或減緩(huan)了晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)產生(sheng)。為(wei)此(ci)目(mu)的(de)(de)(de)，此(ci)合金的(de)(de)(de)工廠供貨狀(zhuang)態可(ke)(ke)為(wei)940℃穩(wen)定(ding)化(hua)處(chu)理(li)(li)狀(zhuang)態。

  3. 點腐蝕

  表2-4-82 列出(chu)了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)氧化性(xing)酸性(xing)氯化物中的耐點性(xing)能，顯然此(ci)合金在(zai)此(ci)類介質中耐蝕性(xing)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(san)、力(li)學性能

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

四、物流性能

  表(biao)2-4-85 為0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金(jin)的物理性能(neng)。

五、熱(re)冷加工及成(cheng)型性能

  此(ci)合(he)金的熱成型(xing)(xing)(xing)溫(wen)度為927~1065℃,不宜(yi)在(zai)晶間(jian)腐蝕(shi)敏感溫(wen)度（650℃)下進行(xing)成型(xing)(xing)(xing)操作，如(ru)果在(zai)高于(yu)1065℃成型(xing)(xing)(xing)，最(zui)終(zhong)成型(xing)(xing)(xing)應在(zai)870~980℃范圍內(nei)進行(xing)，以(yi)獲得良好的耐晶間(jian)腐蝕(shi)性能。此(ci)合(he)金亦適于(yu)冷(leng)加工成型(xing)(xing)(xing)，其性能類似Cr-Ni奧氏體不銹(xiu)鋼。

六、熱處理工藝

  此合金適宜的最終熱處理是940℃穩定化(hua)處理。中間退(tui)火(huo)溫度以高于1050℃固溶軟化(hua)退(tui)火(huo)溫度為(wei)宜。

七、焊接性能

  可以采用(yong)通(tong)常的焊接方法焊接，推薦采用(yong)鎳基(ji)焊絲（00Cr22Ni61Mo9Nb)。

八、應用

  由于此(ci)合金的耐(nai)蝕(shi)適應性廣(guang)泛，因此(ci)在化學加工工業、熱(re)(re)海水和水冶廠得(de)到廣(guang)泛應用(yong)。主要用(yong)于處理熱(re)(re)硫(liu)酸、含(han)氯化物溶液、亞硫(liu)酸等環(huan)境(jing)的熱(re)(re)交換器、管(guan)道、閥門(men)、泵等。在造紙(zhi)工業的木漿(jiang)浸取(qu)器及深源氣井(jing)領域中亦得(de)到廣(guang)泛的應用(yong)。