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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金 系20世(shi)紀30年代問(wen)世(shi)的Hastelloy C系列中第一個Ni-Cr-Mo(W)型耐(nai)蝕合金。

一、化學成分和組織特點(dian)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金的(de)化學成分見(jian)下表(biao)

  此合(he)金(jin)主要耐濕氯(lv)(lv)、各(ge)種氧化(hua)(hua)性氯(lv)(lv)化(hua)(hua)物（如(ru)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鐵(tie)、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)銅、氧化(hua)(hua)汞等）、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鹽(yan)溶(rong)液（如(ru)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鈣、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鎂、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鉛等）、硫酸(suan)與氧化(hua)(hua)性鹽(yan)的(de)混合(he)物、亞硫酸(suan)、沸(fei)騰溫度的(de)各(ge)種濃度有機(ji)酸(suan)的(de)腐蝕(shi)，以(yi)及(ji)耐氯(lv)(lv)化(hua)(hua)物和海水的(de)點蝕(shi)等。

 根據Ni-Cr-Mo三元合金相圖，此合金僅在≥1150℃時才具有均勻的單相固溶體組織。而當溫度低于1150℃,特別是在700~1050℃時，此合金中便有大量碳化物（M₆C、M₂C、M₂₃C₆)和金屬間相（o、μ、P)等析出，不僅導致合金的耐蝕性下降，而且還會產生嚴重的脆化傾向。

二、耐腐蝕性能

 1. 在(zai)海水(shui)中(zhong)

 0Cr16Ni60Mo16W4合金浸入海水中(zhong)，經10年的試驗結果表(biao)明(ming)，其腐蝕(shi)速(su)率≤0.025mm/a,而且沒有點(dian)蝕(shi)產生(sheng)。

 2. 在(zai)硫酸中

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在室溫下各種濃度的H₂SO₄中，其耐蝕性良好（≤0.025mm/a),而且充人空氣對其耐蝕性無影響。圖3-5-7系0Cr16Ni60Mo16W4合金在H₂SO₄中試驗的結果。顯然，在70℃以下的任何濃度H₂SO₄中，0Cr1Ni60Mo16W4合金均耐蝕。在發煙硫酸中的試驗表明，0Cr16Ni60Mo16W4在一些條件下也耐蝕，見表3-5-7。

 3. 在鹽(yan)酸中

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金耐鹽酸腐蝕的性能雖然低于鎳鉬合金，但在各種濃度室溫鹽酸中，腐蝕速率不高于0.10mm/a;在65℃的鹽酸中，腐蝕速率也≤0.5mm/a; 當鹽酸中充入空氣時，耐蝕性只在室溫以上的鹽酸中才稍有降低。此合金對氧的敏感性遠遠低于鎳鉬合金，當酸中有FeCl₃、CaCl₂等氧化性鹽時，此合金的耐全面腐蝕性能稍有降低。圖3-5-8系0Cr16Ni60Mo16W4 合金在鹽酸中進行腐蝕試驗的結果。在不同氣氛下的鹽酸中，0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蝕情況見表3-5-8。

 4. 在(zai)氫氟酸中(zhong)

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金在(zai)HF酸(suan)中，隨(sui)溫度升高，其耐蝕性(xing)下降。HF酸(suan)的(de)恒沸(fei)點濃(nong)度約為36%,沸(fei)點為112℃.更(geng)高濃(nong)度的(de)HF酸(suan)只(zhi)有(you)通過無(wu)水HF溶(rong)于水才能獲(huo)得。表3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金在(zai)不(bu)同濃(nong)度、溫度和不(bu)同試驗條(tiao)件下的(de)結果(guo)。在(zai)室溫HF酸(suan)中，此合(he)金的(de)腐(fu)蝕速(su)率不(bu)超過0.25mm/a,隨(sui)溫度升高和充入空(kong)氣(qi)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金的(de)腐(fu)蝕速(su)率會有(you)所增加。

  5. 在(zai)磷酸(suan)中

  磷酸的腐蝕性與磷酸的制取方法關系密切。一般濕法磷酸較普通磷酸具有更大的腐蝕性。這是因為濕法磷酸含有游離的F^-、Cl^-離子和SO₂^-4。圖3-5-9和表3-5-10系0Cr16Ni60Mo16W4合金在各種H3PO4中的試驗結果。由圖表可知，除高溫H₃PO₄外，0Cr16Ni60Mo16W4合金在許多條件下耐蝕性是良好的。試驗還表明，即使在沸騰溫度下的55%H3PO4+0.8%HF的條件下，0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蝕速率也不超過0.75mm/a。表3-5-11系在含HF的磷酸和濕法磷酸中的試驗結果。顯然，0Cr16Ni60Mo16W4合金在這些條件下具有相當好的耐蝕性。特別是在濕法磷酸生產過程中，耐蝕性極佳。

  6. 在亞硫(liu)酸中(zhong)

  亞硫酸的氧化性要高于H₂SO₄.因此，Cr≥15%的0Cr16Ni60Mo16W4合金在該介質中，在任何濃度和溫度下都是耐蝕的。

  7. 在硝酸(suan)中

  雖然0Cr16Ni60Mo16W4合金能夠耐室溫下所有濃度的HNO₃或較高溫度下、低濃度的HNO₃,但是，由于許多不銹鋼可耐此種酸的腐蝕而且價格遠比0Cr16Ni60Mo16W4低廉，因此，在耐HNO₃ 材料中一般不選用0Cr16Ni60Mo16W4(除非在耐HNO3的同時，還要求耐一般不銹鋼和低牌號的合金無法解決的腐蝕介質）。

 8. 在(zai)含硝酸的混酸中(zhong)

 HNO₃+HF酸是冶金廠酸洗工藝和核燃料處理工藝中經常遇到的介質。Ni-Cr-Mo合金，包括0Cr16Ni60Mo16W4的耐蝕性隨溫度和介質濃度，特別是混酸中HNO₃濃度的增加而提高。表3-5-12系一些試驗結果。HNO₃+HCl酸的腐蝕性很強，特別是王水（HCl ：HNO₃=3 ：1),當高于室溫時，任何一種Ni-Cr-Mo合金都無法耐蝕，見表3-5-13。

 9. 在鉻酸中

 鉻(ge)酸(suan)雖然是強氧化(hua)性酸(suan)，但(dan)其離(li)子(zi)化(hua)傾向并不大(da)。因此，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金在中等溫度(du)的任何濃度(du)下是耐蝕性的。表3-5-14 列出(chu)了(le)一些試驗結果。

 10. 在一些(xie)有機(ji)酸及其混合物中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金在甲酸、醋酸等有機酸及其(qi)混合(he)物(wu)中的(de)耐(nai)蝕性見表 3-5-15 ~ 表3-5-20 。顯然(ran)，在所試驗的(de)條件下 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金具(ju)有非常好和比較好的(de)耐(nai)腐蝕性能。

 11. 在(zai)鹵素氣體(ti)中(zhong)

  除氟氣(qi)外(wai)，0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金耐(nai)干的(de)(de)(de)氯(lv)、溴、碘(dian)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。當有水分(fen)存(cun)在時(shi)，例(li)如在濕(shi)氯(lv)中，僅能用(yong)于≤40℃.在濕(shi)氯(lv)中的(de)(de)(de)試(shi)驗結果見表(biao)3-5-21.顯然，在大(da)多數(shu)情況(kuang)下，Ni-Cr-Mo(W)合(he)金具有非常優異的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性。因而(er)，耐(nai)干、濕(shi)氯(lv)氣(qi)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)是高(gao)鉬含量(liang)的(de)(de)(de)Ni-Cr-Mo(W)耐(nai)蝕(shi)合(he)金的(de)(de)(de)一個重要特(te)性。表(biao)3-5-22是在含氯(lv)氣(qi)的(de)(de)(de)水溶液中Ni-Cr-Mo合(he)金耐(nai)蝕(shi)性的(de)(de)(de)試(shi)驗結果。

 12. 在HF氣體中

  0Cr16Ni60Mo16W4合金耐高溫 HF氣腐蝕的性能優(you)良，它(ta)可允(yun)許(xu)在≤750℃的HF氣中使(shi)用，而且(qie)氧的存在對(dui)0Cr16Ni60Mo16W4 合金并(bing)無明顯影響。國內一些試驗(yan)結果見(jian)圖3-5-11和圖3-5-12。

 13. 晶間腐蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)經(jing)過600~1150℃敏化(hua)(hua)處理或(huo)焊(han)接，在一(yi)些介質，例如鹽酸、鉻酸、碳酸中(zhong)會產(chan)生晶間腐(fu)蝕。圖3-5-13系在10%沸騰鹽酸中(zhong)的(de)試(shi)驗結果。由圖可知(zhi)，此合(he)金(jin)敏化(hua)(hua)區范圍較寬。在此區域(yu)內加熱，Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)不僅產(chan)生晶間腐(fu)蝕，耐(nai)蝕性下降(jiang)，而且還(huan)伴隨著嚴重的(de)脆化(hua)(hua)傾向。試(shi)驗表明，隨腐(fu)蝕介質的(de)不同，此合(he)金(jin)的(de)敏化(hua)(hua)溫(wen)度(du)亦(yi)異。

 研究表明，0Cr16Ni60Mo16W4合金產生晶間腐蝕的原因是由于合金在600~1150℃加熱時，有大量碳化物（M₆C、M₂C、M₂₃C₆)和金屬間相（o、Ni7Mo6、μ、P相）沉淀。這些析出相中有的富鉻，有的高鉻，有的既高鉬、又富鉻，它們沿晶界沉淀，導致其周圍鉻、鉬元素貧化。在一些介質作用下，由于貧化區受到優先腐蝕而產生晶間腐蝕。當然，在一些氧化性介質中，0Cr16Ni60Mo16W4合金中碳化物和富鉬相本身的選擇性溶解也是一個原因。

 為(wei)了防止0Cr16Ni60Mo16W4合金的(de)晶(jing)間腐蝕，采(cai)取的(de)措(cuo)施有選用適宜的(de)熱處理（見本節熱處理工藝）和用低碳(tan)、低硅(gui)的(de)第(di)二代合金00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低碳(tan)、低硅(gui)、降鐵、加(jia)鈦和不含鎢(wu)的(de)第(di)三代合金000Cr16Ni63Mo16Ti (Hastelloy C-4)。

 14. 點(dian)蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4和其他高鉻、高鉬的Ni-Cr-Mo型耐蝕合金是最耐點蝕的一類合金。無論是在NaCl、FeCl₃等介質中，還是在易產生點蝕的其他介質中，0Cr16Ni60Mo16W4均具有很好的性能。

三、力學(xue)性(xing)能

  表 3-5-23系 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的(de)室溫和高溫瞬時(shi)力學性能。

四、物理性能

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的物理常數見表 3-5-24。

五、焊接性能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊(han)接(jie)性(xing)能良好，它可采用各種通用焊(han)接(jie)方法(fa)，例如TIG、MIG、電弧焊(han)、電阻(zu)焊(han)等焊(han)接(jie)而無(wu)特(te)殊(shu)困難。焊(han)接(jie)時所(suo)用填絲(si)和(he)焊(han)芯(xin)一般與(yu)母材相(xiang)同(tong)。

六、冷熱加工及成型性能(neng)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)(he)金冷加工(gong)并無特殊困難(nan)。但是(shi)，其熱加工(gong)則(ze)是(shi)鎳基耐蝕合(he)(he)金中(zhong)較困難(nan)的(de)(de)(de)一種。這并不是(shi)由(you)于(yu)其熱塑(su)(su)性低(di)，而是(shi)由(you)于(yu)變(bian)形(xing)抗力大，加工(gong)工(gong)藝(yi)控(kong)制要求嚴(yan)格(ge)所致。圖(tu)3-5-14和圖(tu)3-5-15系國內(nei)對(dui)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金的(de)(de)(de)熱塑(su)(su)性進(jin)行試驗所取得的(de)(de)(de)結果(guo)。顯(xian)然(ran)，電渣重熔冶煉可明(ming)顯(xian)提高此合(he)(he)金的(de)(de)(de)熱塑(su)(su)性。合(he)(he)金鍛態的(de)(de)(de)熱塑(su)(su)性高于(yu)鑄態。合(he)(he)金的(de)(de)(de)熱加工(gong)及熱成型溫度以1000~1200℃為宜。

七、熱(re)處理工(gong)藝

 適宜(yi)的(de)(de)熱(re)(re)處理(li)是(shi)使(shi)0Cr16Ni60Mo16W4合金獲得良好(hao)的(de)(de)耐蝕性，特別是(shi)耐晶間腐蝕性能不可(ke)缺少(shao)的(de)(de)環節(jie)。試驗表(biao)明，為了使(shi)0Cr16Ni60Mo16W4合金具(ju)有良好(hao)的(de)(de)耐蝕性和(he)塑、韌性，在(zai)約1218℃加熱(re)(re)后(hou)急冷是(shi)需要的(de)(de)，這既包括(kuo)(kuo)焊后(hou)，也包括(kuo)(kuo)熱(re)(re)成型后(hou)。但對于鑄件，則建議在(zai)1177℃加熱(re)(re)后(hou)急冷或(huo)空冷。

八、應用

  0Cr16Ni60Mo16W4合金可制成板、棒、帶、絲材，焊管和鑄件。由于高溫變形抗力大，一般不生產無縫管材。此合金由于在各種氯化物，如濕氯、氧化性氯化物（FeCl₃,CuCl₂等）、氯化物鹽（NaCl、CaCl₂、MgCl₂等），以及含各種氧化性鹽的硫酸、亞硫酸、磷酸，各種有機酸、高溫氟化氫等介質中的良好的耐全面腐蝕和局部腐蝕性能，因此可制造耐這些介質腐蝕的各種容器、管道、閥門、塔、槽等。