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0Cr22Ni60Mo9Nb4 (Inconel 625)

  0Cr22Ni60Mo9Nb4  (Inconel 625) 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti (Inconel 625 plus) 合金既具有良好的耐蝕性、抗氧化性和高強度，又具有良好的成型性和韌性。625與625plus的區別在于后者在化學成分上稍稍降低了鉻、鉬、鈮量，且入了鈦并降碳到超低碳水平。625合金系固溶后借冷加工來提高其強度，而625 plus則靠固溶處理后再經一次或二次時效處理來提高其強度。兩種合金均適于既要求高耐蝕性又要求高強度相匹配的使用條件下。

一、化(hua)學成分和組織特點

 0Cr22Ni60Mo9Nb4 (Inconel 625) 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti  (Inconel 625plus)兩種合金的化學成分見表，此二合金固溶態均具有純奧氏體組織。由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合金中碳量較高，并含有鈮，故合金中會有MC、M₆C和M₂₃C₆ 型碳化物存在且數量又較00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti為多。在中溫時效態兩種合金均有金屬間相析出，它們的數量、成分和結構受化學成分和受熱條件的影響。0Cr22Ni60Mo9Nb4 時效態會有γ”相和8相沉淀，而00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金固溶處理再經時效會有 γ"-[Ni3 (Nb、Ti、Al)]型金屬間相沉淀，從而可使此合金獲得最高強度。

二、 耐腐蝕性能(neng)

 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金(jin)(jin)在大氣(qi)、天然(ran)水(shui)、海水(shui)、中(zhong)性(xing)鹽和(he)堿(jian)等弱介(jie)質中(zhong)，基本上(shang)是無(wu)明顯腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的。在更苛刻的介(jie)質中(zhong)，由于(yu)鉻(ge)的存在能耐(nai)氧(yang)(yang)化性(xing)酸，并抗高(gao)溫氧(yang)(yang)化；由于(yu)是鎳(nie)基且鉬(mu)含量高(gao)，因此又耐(nai)還原性(xing)酸介(jie)質。對于(yu)局部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，高(gao)鉻(ge)、鉬(mu)量使此合金(jin)(jin)耐(nai)點蝕(shi)(shi)和(he)縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，高(gao)鎳(nie)、鉻(ge)量使此合金(jin)(jin)耐(nai)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)；高(gao)鈮（鈦）量使此合金(jin)(jin)不(bu)易產生(sheng)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。

 1. 耐全面腐蝕性

  ①. 在硝酸中 在65%HNO3中和沸(fei)騰(teng)溫度下，此合金固溶態腐蝕率≤0.75mm/a.

  ②. 在硫酸中 表中指出，0Cr22Ni60Mo9Nb4合金在H₂SO₄中的耐蝕性。在酸洗用酸溶液中（28%H₂SO₄，5.9%HF，50~79℃)進行試驗，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的腐蝕速率為1.225mm/a。0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在沸騰的H₂SO₄中是不耐蝕的。

  ③. 在磷酸中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在濃度≤50%的H₃PO₄中具有非常優良的耐蝕性。當濃度高于50%后，隨H₃PO₄濃度的增加0Cr22Ni60Mo9Nb4的腐蝕速率急劇升高。因此，此合金僅適用于濃度≤50%的H₃PO₄。

  ④. 在(zai)氫氟酸中(zhong)用螢石(shi)與硫酸反應制取(qu)氫氟酸的蒸發(fa)器(qi)，它的襯里一般(ban)用0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)制造(zao)。與此同(tong)時(shi)，蒸發(fa)器(qi)之間的管線、配件等也是采(cai)用此合金(jin)。在(zai)HF氣提塔頂(ding)部掛片結果表明，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)的全面(mian)腐蝕速率(lv)僅為0.075m/a。

  ⑤. 在含磷酸(suan)的一些介(jie)質中試驗指出，在55%H3PO4+0.8%HF 溶液中，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金的腐蝕速率(lv)為0.412mm/a。

  ⑥. 在(zai)堿(jian)中在(zai)實驗室內(nei)50%NaOH中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金(jin)的年腐(fu)(fu)蝕速率為0.0125mm/a。經500小(xiao)時試驗，未(wei)見有應(ying)力腐(fu)(fu)蝕產生。

  ⑦. 在(zai)鹽(yan)酸中由于(yu)此合(he)金鉬含量高，在(zai)室溫(wen)鹽(yan)酸中有一定(ding)的耐(nai)(nai)蝕(shi)性。但溫(wen)度升高，耐(nai)(nai)蝕(shi)性下降。

 2. 耐局部腐(fu)蝕性

  ①. 耐晶間(jian)腐蝕性

  由于(yu)其鈮含(han)量高，0Cr22Ni60o9Nb4 合(he)金(jin)具有非(fei)常好的(de)耐敏化態(tai)晶(jing)間腐蝕的(de)性(xing)能。正是由于(yu)0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金(jin)的(de)此種性(xing)能，因(yin)而(er)敏化處理或焊后，此合(he)金(jin)不需再進行固(gu)溶處理。

  根據00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 和 0Cr22Ni60Mo9Nb4 在硫酸鐵＋50%H₂SO₄沸騰溶液中的晶間腐蝕試驗結果。從這些結果可看出，雖然由于00Cr22Ni60Mo9Nb3Ti雙時效態晶界有大量析出相，在此介質中的耐晶間腐蝕性要低于冷軋態的0Cr20Ni60Mo9Nb4,但卻優于0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti (Inconel 718)。

  根(gen)據在ASTM G28A溶(rong)液中(zhong)，經(jing)120銷售試驗得出(chu)的(de)T-T-S(時間－溫度－敏（化(hua)）曲線(xian)。顯然(ran)，軟(ruan)(ruan)化(hua)退火處理(li)再經(jing)敏化(hua)較(jiao)固溶(rong)處理(li)再敏化(hua)的(de)00Cr22Ni60M09Nb4（5923 hMo)合(he)金(jin)晶間腐蝕(shi)敏感性要低得多，這與(yu)軟(ruan)(ruan)化(hua)退火態經(jing)敏化(hua)后合(he)金(jin)中(zhong)大量NbC先于鉻(ge)碳(tan)化(hua)物(wu)優先析出(chu)，防止晶界貧(pin)鉻(ge)區的(de)形成有(you)關。

 ②. 耐點蝕性 

  表(biao)系(xi)0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金等在(zai)兩(liang) 種酸介質中的耐(nai)(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)性，可(ke)以看出0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti在(zai)試驗條件下均有優良(liang)的耐(nai)(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)性，而0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel 718)合金則耐(nai)(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)性不良(liang)。

 ③. 縫隙腐(fu)蝕 

 表(biao)系0Cr22Ni60Mo9Nb4和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti等合(he)金的縫(feng)隙腐蝕試驗結果。顯(xian)然，在所試驗的條件下，625 和(he)625 plus 兩種(zhong)合(he)金的耐(nai)縫(feng)隙腐蝕性能中625 plus稍優，但二者(zhe)均顯(xian)著(zhu)優于(yu)718合(he)金。

 ④. 應力腐(fu)蝕 

  模擬實際使用環境(jing)對0Cr22Ni60Mo9Nb4等(deng)合金進(jin)行了(le)幾種應(ying)(ying)力腐蝕(shi)(shi)試(shi)驗(yan)，結果見表(biao)(biao)。表(biao)(biao)系模擬深氣(qi)井條件(jian)，在高(gao)壓釜中進(jin)行試(shi)驗(yan)所取(qu)得的(de)結果，在此條件(jian)下，表(biao)(biao)明無(wu)論是(shi)C型(xing)樣還是(shi)U型(xing)樣，00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的(de)耐應(ying)(ying)力腐蝕(shi)(shi)性能都是(shi)最佳。

  表(biao)系在5%NaCl+0.5%醋酸(suan)＋H2S (按(an)NACE TM-077)15%MgCb溶液沸騰(teng)溫度(du)下進行試(shi)驗所取得的(de)(de)結果(guo)(guo)。表(biao)的(de)(de)結果(guo)(guo)表(biao)明，試(shi)驗的(de)(de)合(he)金耐應力腐(fu)蝕性(xing)能(neng)均(jun)良好，沒(mei)有斷裂產生。而(er)表(biao)的(de)(de)結果(guo)(guo)表(biao)明，5%MgCl2沸騰(teng)條件(jian)下 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti耐應力腐(fu)出(chu)性(xing)能(neng)良好，且(qie)均(jun)優于718合(he)金。

 ⑤. 腐蝕(shi)疲勞(lao) 

   圖系0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在室溫海水(shui)中(zhong)的腐蝕(shi)(shi)疲勞試驗結果(guo)，顯然，0Cr22Ni60Mo9Nb4合金的腐蝕(shi)(shi)疲勞強度要高于(yu)所(suo)試驗的 Hastel-loy C和 Incoloy 800 以及(ji)通(tong)用不銹(xiu)鋼304和316。

三、力學(xue)性能等其(qi)他性能

  1. 力學(xue)性(xing)能(neng)

   一般使(shi)(shi)用(yong)(yong)溫度(du)≤ 650℃ ，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)(he)金(jin)適用(yong)(yong)于(yu)冷、熱加工(gong)并退火(huo)后使(shi)(shi)用(yong)(yong)；使(shi)(shi)用(yong)(yong)溫度(du)高于(yu)650℃時(shi)，則退火(huo)或(huo)固溶(rong)態均可應(ying)用(yong)(yong)。對于(yu)有高溫蠕(ru)變(bian)或(huo)持(chi)久要(yao)求時(shi)，建議在(zai)固溶(rong)態使(shi)(shi)用(yong)(yong)；而細晶粒合(he)(he)金(jin)則在(zai)≤ 816℃ 使(shi)(shi)用(yong)(yong)以及在(zai)對疲勞強度(du)、硬度(du)和瞬(shun)時(shi)強度(du)又要(yao)去(qu)的(de)條件下使(shi)(shi)用(yong)(yong)。

  表(biao)(biao)系(xi)(xi)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)力學(xue)性(xing)能(neng)。從(cong)表(biao)(biao)結果可(ke)知，此合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)經(jing)(jing)732℃單時(shi)效后(hou)屈服強度(du)(du)(du)(du)較(jiao)低(di)(di)（690~793MPa),而(er)經(jing)(jing)雙(shuang)(shuang)(shuang)時(shi)效后(hou)，可(ke)獲得高(gao)達827~956MPa的(de)(de)屈服強度(du)(du)(du)(du)且仍具有(you)較(jiao)高(gao)塑性(xing)，雙(shuang)(shuang)(shuang)時(shi)效時(shi)，若將第(di)一次時(shi)效溫度(du)(du)(du)(du)從(cong)718℃提高(gao)到746℃,則(ze)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)硬度(du)(du)(du)(du)也會有(you)所提高(gao)。表(biao)(biao)3-5-109的(de)(de)結果表(biao)(biao)明(ming)(ming)，00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)經(jing)(jing)固(gu)溶處理再經(jing)(jing)746℃x8h爐冷＋621℃ × 8小時(shi)空(kong)冷雙(shuang)(shuang)(shuang)時(shi)效處理并在316℃保持1000小時(shi)后(hou)測定其性(xing)能(neng)，對此合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)抗張性(xing)能(neng)并無明(ming)(ming)顯(xian)影響；表(biao)(biao)的(de)(de)結果系(xi)(xi)經(jing)(jing)時(shi)效處理的(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)和(he)經(jing)(jing)冷加工變(bian)形量25%的(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)在232℃時(shi)的(de)(de)抗拉性(xing)能(neng)，可(ke)以看出，與(yu)室溫性(xing)能(neng)相比，經(jing)(jing)冷加工變(bian)形提高(gao)強度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)其強度(du)(du)(du)(du)降(jiang)低(di)(di)明(ming)(ming)顯(xian)，而(er)經(jing)(jing)時(shi)效處理提高(gao)強度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)強度(du)(du)(du)(du)則(ze)降(jiang)低(di)(di)較(jiao)少，表(biao)(biao)系(xi)(xi)0Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)高(gao)溫力學(xue)性(xing)能(neng)。

  2. 物(wu)理性能

  表列出了 0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金的物理性能 

  3.  焊接性能

  0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金焊接(jie)(jie)性能良好。可采(cai)用通用的焊接(jie)(jie)方法，例(li)如(ru) GTAW (TIG)、GMAW ( MIG/MAG )和(he)SAW以及SMAW(MMA)等(deng)，而不會遇到特殊困難。

  4. 冷(leng)熱加工及成型性能

  由(you)(you)于0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)高(gao)(gao)溫(wen)變(bian)(bian)形(xing)抗力，因此需要較(jiao)高(gao)(gao)的(de)加熱溫(wen)度，一般約(yue)為1170℃。大量(liang)變(bian)(bian)形(xing)以在1170~1010℃為宜(yi)；微量(liang)變(bian)(bian)形(xing)可在930℃以上(shang)進行(xing)(xing)。此合(he)金(jin)的(de)冷(leng)加工和(he)冷(leng)成(cheng)型性(xing)亦佳；與(yu)其(qi)(qi)他高(gao)(gao)鎳、鉻、鉬(mu)合(he)金(jin)性(xing)能相近。圖系合(he)金(jin)冷(leng)變(bian)(bian)形(xing)量(liang)與(yu)硬度的(de)關系并與(yu)其(qi)(qi)他材料進行(xing)(xing)比(bi)較(jiao)的(de)結果。由(you)(you)圖可知，由(you)(you)于0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)冷(leng)作硬化傾(qing)向較(jiao)大，故進行(xing)(xing)冷(leng)加工和(he)冷(leng)成(cheng)型時要及時進行(xing)(xing)中間(jian)軟化退火處理。

  5. 熱(re)處理

 0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)用于(yu)高溫(wen)高強度用途(tu)，系在(zai)約1120℃進行(xing)固溶處理(li)(li)（合金(jin)中(zhong)含碳量～0.05%).用于(yu)耐濕態腐蝕(shi)用途(tu)（低碳量～0.03%)多(duo)采用軟化(hua)退火處理(li)(li)，溫(wen)度為950~1050℃(以～980℃為宜）；為了防止焊后的晶間腐蝕(shi)傾(qing)向，也可在(zai)900~1100℃進行(xing)穩定化(hua)處理(li)(li)，由于(yu)NbC的優先形(xing)成可避免鉻碳化(hua)物形(xing)成所導致的晶界鉻貧化(hua)。

 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金(jin)的(de)(de)(de)大截面(mian)棒材(cai)可在1025~1052℃加熱(re)，保(bao)(bao)溫2~4小(xiao)時(shi)(shi)(shi)后(hou)(hou)(hou)快(kuai)冷，此(ci)時(shi)(shi)(shi)可獲得充分再結晶(jing)，同時(shi)(shi)(shi)仍有穩定的(de)(de)(de)高(gao)鈦、鈮的(de)(de)(de)碳化物(wu)沉(chen)淀存(cun)在。為了使此(ci)合金(jin)獲得最高(gao)強度，固(gu)溶處理后(hou)(hou)(hou)可再進行雙時(shi)(shi)(shi)效，第一次(ci)在718~746℃時(shi)(shi)(shi)效8小(xiao)時(shi)(shi)(shi)，隨(sui)(sui)后(hou)(hou)(hou)以50℃/小(xiao)時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)速(su)度冷卻到621℃,再進行保(bao)(bao)溫8小(xiao)時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)第二次(ci)時(shi)(shi)(shi)效，隨(sui)(sui)后(hou)(hou)(hou)空冷。控制(zhi)適(shi)宜(yi)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)效時(shi)(shi)(shi)間，會由于高(gao)鉻(ge)、鉬碳化物(wu)的(de)(de)(de)減(jian)少獲得良好的(de)(de)(de)耐點蝕(shi)、耐縫隙腐(fu)蝕(shi)和耐應力腐(fu)蝕(shi)性能(neng)。

四、應用

 由于0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 兩種合金既具有高耐蝕性又具良好的熱強性，因此既可做耐蝕合金又可做熱強合金使用。通常在耐蝕用途中，0Cr22Ni60Mo9Nb4主要用以耐HNO3、HNO₃+H₂SO₄、HNO₃+HF的混酸以及含H₂SO₄和F-、Cl-的濕法磷酸以及耐海水腐蝕等；而00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 合金除在酸介質中和海水中耐蝕性與 0Cr22Ni60Mo9Nb4 相近外，即使在時效態也有優良的耐氯化物和硫化物應力腐蝕的性能以及耐點蝕、耐縫隙腐蝕等性能。兩種合金均可用做耐蝕、高強度材料，制造塔、槽、容器、管線以及反應器、換熱器閥件等。