哈氏(shi)合(he)金是一種鎳基(ji)耐腐蝕合(he)金,主要(yao)分(fen)成鎳-鉻合(he)金與鎳鉻鉬合(he)金兩大類。哈氏(shi)合(he)金具有良好(hao)的(de)抗腐蝕性和熱穩定性,多用(yong)于航空事業(ye),化學領(ling)域等。哈氏(shi)合(he)金(Hastelloy alloy)就是美國哈氏(shi)合(he)金國際公司所生產的(de)鎳基(ji)耐蝕合(he)金的(de)商(shang)業(ye)牌號的(de)統(tong)稱。
(00Cr16Ni66Mo16Ti)、NS 335、Hastelloy C-4 合金在(zai)20世紀70年代(dai)問世,它是在(zai)Hastelloy C-276 基礎上進一(yi)步降碳、降鐵、去鎢并加(jia)(jia)入了(le)穩定化元素鈦,從而更加(jia)(jia)提高(gao)了(le)合金的(de)耐(nai)晶間腐蝕性(xing),使(shi)此合金的(de)組織熱(re)穩定性(xing)較(jiao)前述 Hastelloy C-276更佳,從而為(wei)此合金制造需要的(de)焊接和(he)熱(re)成型設備(bei)提供(gong)了(le)條件。
一、化學成分和組(zu)織特點
(00Cr16Ni66Mo16Ti)、NS 335、Hastelloy C-4 合金(jin)的化學成分見(jian)表(biao)3-5-1,此(ci)合金(jin)的典型控制成分見(jian)表(biao)3-5-35。它的組織結構與0Cr16Ni60Mo16W4和00Cr16Ni60Mo16W4基本相同,僅(jin)是(shi)鉻碳(tan)化物和金(jin)屬間相,例如μ相(Ni,Fe,Co)3(W,Mo,Cr)的數量更少。
二(er)、耐腐蝕性能
1. 全面(mian)腐蝕
0Cr16Ni60Mo16W4 和 00Cr16Ni60Mo16W4 兩種合金(jin)的耐蝕性(xing)數(shu)據均可供00Cr16Ni66Mo16Ti參(can)考(kao)使(shi)用(yong)。由于(yu)此(ci)合金(jin)碳(tan)、鐵含(han)量低,碳(tan)化物、金(jin)屬(shu)間相(xiang)析出數(shu)量少(shao),因而在一些介質中耐全面腐蝕性(xing)能(neng)優于(yu)0Cr16Ni60Mo16W4 和00Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin),特別是(shi)焊(han)后性(xing)能(neng)表(biao)現更加明顯。但是(shi),由于(yu)00Cr16Ni66Mo16Ti合金(jin)中不含(han)鎢(wu),因此(ci)在固溶(rong)態耐鹽酸(suan)等還(huan)原性(xing)酸(suan)的性(xing)能(neng)可能(neng)有所降低。表(biao)3-5-36及(ji)圖3-5-22和圖3-5-23系(xi)一些腐蝕試驗結果。
2. 晶間(jian)腐蝕(shi)
圖(tu)(tu)3-5-24和圖(tu)(tu)3-5-25系經(jing)不同(tong)敏(min)化溫度、時間(jian)熱(re)處理(li)后,0Cr16Ni60Mo16W4 和 00Cr16Ni60Mo16W4 和00Cr16Ni66Mo16Ti 三種(zhong)(zhong) Ni-Cr-Mo合(he)金(jin)(jin)耐(nai)蝕性和沉(chen)淀相(xiang)析出的(de)敏(min)感(gan)性的(de)比較。在圖(tu)(tu)3-5-25中,不同(tong)溫度敏(min)化后00Cr16Ni66Mo16Ti 合(he)金(jin)(jin)具有最佳的(de)耐(nai)蝕性,在三種(zhong)(zhong)合(he)金(jin)(jin)中,它對敏(min)化處理(li)最不敏(min)感(gan);由于沉(chen)淀相(xiang)的(de)析出行為(wei)直接與其(qi)晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕敏(min)感(gan)性有關,因(yin)此,圖(tu)(tu)3-5-24表(biao)明,三種(zhong)(zhong)合(he)金(jin)(jin)中00Cr16Ni66Mo16Ti合(he)金(jin)(jin)晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕傾向也是最低的(de)。
3. 加速腐蝕試(shi)驗
為了對 00Cr16Ni66Mo16Ti合金進行(xing)(xing)質(zhi)量控制,通常采用比實(shi)際介(jie)質(zhi)更為苛刻(ke)的(de)腐蝕試驗(yan)(yan)條件來進行(xing)(xing)加速(su)試驗(yan)(yan)。目的(de)是確定該材料(liao)是否適應工(gong)廠(chang)的(de)實(shi)際使用條件。加速(su)腐蝕試驗(yan)(yan)方法與00Cr16Ni60Mo16W4相同,系進行(xing)(xing)鹽酸(suan)(suan)彎曲試驗(yan)(yan)和硫酸(suan)(suan)鐵試驗(yan)(yan),其典型(xing)結果見表3-5-37。
四、力學性能
表(biao)3-5-38~表(biao)3-5-40系此合(he)金(jin)(jin)的(de)固溶(rong)態(tai)、時效態(tai)和焊態(tai)的(de)力學(xue)性能(neng)。由(you)表(biao)中可知,即使經過時效,00Cr16Ni66Mo16Ti合(he)金(jin)(jin)的(de)塑性也并未(wei)降低。但是,在焊態(tai)其(qi)塑性則有(you)某種程(cheng)度的(de)下降。在工程(cheng)上應用,其(qi)塑性仍(reng)是足夠的(de)。由(you)于 00Cr16Ni66Mo16Ti 合(he)金(jin)(jin)時效后(hou)沉(chen)淀相比(bi) 00Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)(jin)少,因此其(qi)固溶(rong)和時效的(de)塑性并無明顯差別,見(jian)圖 3-5-26。
五、物理(li)性能
00Cr16Ni66Mo16Ti 合金(jin)的物理常(chang)數(shu)列(lie)入表3-5-41。
六、焊(han)接性能(neng)
由于(yu)00Cr16Ni66Mo16Ti、NS 335、Hastelloy C-4 合(he)(he)合(he)(he)金可(ke)焊(han)性能好,焊(han)后(hou)具(ju)有高耐(nai)蝕性,因(yin)此(ci),與前述兩種Ni-Cr-Mo耐(nai)蝕合(he)(he)金相比,此(ci)合(he)(he)金更(geng)適于(yu)在焊(han)接(jie)(jie)狀態(tai)下用(yong)于(yu)化學工業等工業中(zhong)。00Cr16Ni66Mo16Ti合(he)(he)金可(ke)以采用(yong)常用(yong)的(de)焊(han)接(jie)(jie)方法,例如,TIG、MIG、手工電弧焊(han)等進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)(jie)而無任何困(kun)難。當采用(yong)埋弧焊(han)時(shi),要注意防止過熱,同時(shi)溶(rong)劑中(zhong)不允許含碳或(huo)硅。對于(yu)耐(nai)蝕用(yong)途的(de)00Cr16Ni66Mo16Ti合(he)(he)金,不推薦采用(yong)乙炔焊(han)。
七、冷熱加工及成型性能
由于(yu)此合(he)(he)金(jin)中不(bu)含鎢,高溫下(xia)變(bian)形抗力(li)小,因而較前兩(liang)種高鉬(mu)、高鎢的Ni-Cr-Mo耐(nai)蝕(shi)合(he)(he)金(jin)易于(yu)熱加(jia)工,同(tong)時冷(leng)(leng)加(jia)工性能亦(yi)佳。00Cr16Ni66Mo16Ti合(he)(he)金(jin)的冷(leng)(leng)成(cheng)型(xing)性能,特別是(shi)在時效態幾乎與固(gu)溶態相(xiang)差無幾,遠遠優于(yu)前述的兩(liang)種Ni-Cr-Mo合(he)(he)金(jin)。冷(leng)(leng)成(cheng)型(xing)性的試(shi)驗結果(guo)見表3-5-42。
八、熱處理
除特殊規定外,00Cr16Ni66Mo16Ti、NS 335、Hastelloy C-4 合金均進(jin)行(xing)固溶處理。只有這樣才能使此合金具有最(zui)佳的耐蝕性(xing)和最(zui)高(gao)的塑性(xing)。其(qi)固溶處理溫度(du)是1040℃,保(bao)溫后急冷。
九、應(ying)用
本(ben)合金(jin)可供(gong)應板(薄板、中(zhong)板)、棒、絲、帶、管材,鍛件(jian)和鑄件(jian)等(deng)(deng)冶(ye)金(jin)產品(pin)。主(zhu)要用于(yu)耐(nai)(nai)(nai)鹽酸(suan)、硫酸(suan)等(deng)(deng)無機(ji)酸(suan),耐(nai)(nai)(nai)甲酸(suan)等(deng)(deng)有機(ji)酸(suan),耐(nai)(nai)(nai)氯(lv)及含氯(lv)的(de)介質,干氯(lv)氣,海水等(deng)(deng)。由(you)于(yu)此(ci)(ci)合金(jin)耐(nai)(nai)(nai)晶間腐(fu)蝕、點蝕和縫(feng)隙腐(fu)蝕的(de)性能良好,因此(ci)(ci)常(chang)用于(yu)其他(ta)不銹鋼和一些高鎳耐(nai)(nai)(nai)蝕合金(jin)無法解決(jue)的(de)局部腐(fu)蝕問題。此(ci)(ci)合金(jin)可制造耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)蝕的(de)管道、容器(qi)、塔、槽、反應器(qi)、熱交換器(qi)以(yi)及泵、閥等(deng)(deng)。