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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金 系(xi)20世紀(ji)30年(nian)代問(wen)世的(de)Hastelloy C系(xi)列中第一(yi)個Ni-Cr-Mo(W)型耐蝕合(he)金。

一(yi)、化學(xue)成分(fen)和(he)組織特點

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金的(de)化學成分(fen)見下表

  此合金主(zhu)要耐濕氯(lv)(lv)(lv)、各(ge)種氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物（如氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鐵、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)銅(tong)、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)汞(gong)等）、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鹽溶液（如氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈣(gai)、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鉛等）、硫酸與(yu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性鹽的(de)混合物、亞硫酸、沸騰溫度(du)的(de)各(ge)種濃度(du)有機酸的(de)腐(fu)蝕(shi)，以及耐氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物和海水(shui)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(nai)腐蝕性能

 1. 在海(hai)水(shui)中(zhong)

 0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)浸(jin)入海水中，經10年的試驗結果表明，其腐蝕(shi)速率≤0.025mm/a,而(er)且沒有點蝕(shi)產生。

 2. 在硫酸中

（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. 在氫氟(fu)酸中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在(zai)HF酸(suan)中(zhong)，隨溫度(du)(du)升高(gao)，其(qi)耐蝕(shi)性下(xia)降。HF酸(suan)的恒沸(fei)點濃度(du)(du)約(yue)為(wei)36%,沸(fei)點為(wei)112℃.更(geng)高(gao)濃度(du)(du)的HF酸(suan)只(zhi)有通過(guo)無水HF溶(rong)于水才(cai)能獲(huo)得(de)。表3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合金在(zai)不同(tong)濃度(du)(du)、溫度(du)(du)和(he)不同(tong)試驗(yan)條件下(xia)的結果。在(zai)室(shi)溫HF酸(suan)中(zhong)，此合金的腐蝕(shi)速率不超(chao)過(guo)0.25mm/a,隨溫度(du)(du)升高(gao)和(he)充入空氣0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蝕(shi)速率會(hui)有所增加(jia)。

  5. 在磷酸中(zhong)

  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(ya)硫酸(suan)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(zai)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. 在含硝酸的混酸中

 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(ge)酸(suan)中

 鉻酸雖然是強氧化(hua)(hua)性酸，但其離子化(hua)(hua)傾向并不大。因(yin)此(ci)，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在中等(deng)溫度的(de)任何(he)濃度下是耐蝕性的(de)。表3-5-14 列出了一些試驗(yan)結果。

 10. 在(zai)一些有(you)機酸及其混(hun)合(he)物中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)在甲酸(suan)(suan)、醋(cu)酸(suan)(suan)等有機(ji)酸(suan)(suan)及其混合物中(zhong)的(de)耐蝕(shi)性見表(biao) 3-5-15 ~ 表(biao)3-5-20 。顯然，在所試驗的(de)條件下 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)具有非常好(hao)和比較(jiao)好(hao)的(de)耐腐(fu)蝕(shi)性能。

 11. 在鹵素氣(qi)體(ti)中(zhong)

  除(chu)氟氣外，0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)(jin)耐干的氯(lv)(lv)、溴、碘(dian)的腐(fu)蝕。當有(you)水(shui)分(fen)存(cun)在(zai)(zai)(zai)時，例如在(zai)(zai)(zai)濕(shi)氯(lv)(lv)中，僅(jin)能(neng)用于≤40℃.在(zai)(zai)(zai)濕(shi)氯(lv)(lv)中的試驗結果見表3-5-21.顯然，在(zai)(zai)(zai)大多數情況下(xia)，Ni-Cr-Mo(W)合(he)金(jin)(jin)具(ju)有(you)非常優異的耐蝕性。因而(er)，耐干、濕(shi)氯(lv)(lv)氣的腐(fu)蝕是高鉬含量的Ni-Cr-Mo(W)耐蝕合(he)金(jin)(jin)的一個重要特性。表3-5-22是在(zai)(zai)(zai)含氯(lv)(lv)氣的水(shui)溶(rong)液(ye)中Ni-Cr-Mo合(he)金(jin)(jin)耐蝕性的試驗結果。

 12. 在HF氣體中

  0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)耐高溫 HF氣腐蝕(shi)的性能(neng)優良，它可允許在≤750℃的HF氣中使用，而(er)且氧的存在對0Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)(jin)并(bing)無明(ming)顯影響。國內一些試驗結果見圖3-5-11和圖3-5-12。

 13. 晶(jing)間腐蝕(shi)

 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)(he)金(jin)經過600~1150℃敏化(hua)處理或焊(han)接，在(zai)一些介(jie)質，例(li)如鹽(yan)酸、鉻酸、碳酸中(zhong)會產生晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕。圖(tu)3-5-13系在(zai)10%沸騰鹽(yan)酸中(zhong)的試驗(yan)結果。由圖(tu)可知，此(ci)合(he)(he)金(jin)敏化(hua)區(qu)范圍(wei)較(jiao)寬。在(zai)此(ci)區(qu)域內加熱，Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)不僅產生晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕，耐蝕性下(xia)降，而且(qie)還伴隨著嚴重的脆化(hua)傾(qing)向。試驗(yan)表明，隨腐(fu)(fu)(fu)蝕介(jie)質的不同(tong)，此(ci)合(he)(he)金(jin)的敏化(hua)溫度亦異。

 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。

 為了防(fang)止(zhi)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金的晶間腐蝕，采取的措施有選用適宜的熱處(chu)理（見本節熱處(chu)理工藝）和用低碳、低硅(gui)的第(di)二代(dai)(dai)合(he)(he)金00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及(ji)低碳、低硅(gui)、降鐵、加鈦和不含(han)鎢的第(di)三代(dai)(dai)合(he)(he)金000Cr16Ni63Mo16Ti (Hastelloy C-4)。

 14. 點蝕

 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、力學性(xing)能

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

四(si)、物理性能

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的(de)物理(li)常數見(jian)表 3-5-24。

五、焊接性能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊接性(xing)能良好，它可采用各種通用焊接方法，例如TIG、MIG、電弧焊、電阻(zu)焊等焊接而無特殊困(kun)難。焊接時所用填絲和(he)焊芯(xin)一般與母(mu)材相同。

六、冷熱加工及成型性能

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金冷(leng)加工(gong)(gong)并無特殊困(kun)(kun)難。但(dan)是(shi)，其(qi)(qi)熱(re)(re)加工(gong)(gong)則是(shi)鎳基耐蝕合(he)金中較困(kun)(kun)難的(de)一種。這(zhe)并不是(shi)由于其(qi)(qi)熱(re)(re)塑性(xing)(xing)低，而是(shi)由于變(bian)形抗(kang)力(li)大(da)，加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝控(kong)制(zhi)要求嚴格所(suo)致。圖(tu)3-5-14和(he)圖(tu)3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金的(de)熱(re)(re)塑性(xing)(xing)進行(xing)試驗所(suo)取得的(de)結果(guo)。顯(xian)(xian)然，電渣(zha)重熔冶煉可明顯(xian)(xian)提高此合(he)金的(de)熱(re)(re)塑性(xing)(xing)。合(he)金鍛態的(de)熱(re)(re)塑性(xing)(xing)高于鑄態。合(he)金的(de)熱(re)(re)加工(gong)(gong)及熱(re)(re)成(cheng)型溫度以1000~1200℃為宜。

七(qi)、熱處理工(gong)藝

 適宜的熱(re)(re)(re)處理是使0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)獲得良好(hao)的耐蝕性(xing)，特別是耐晶間(jian)腐蝕性(xing)能不可缺少的環(huan)節。試驗表明(ming)，為了使0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)具(ju)有良好(hao)的耐蝕性(xing)和塑、韌性(xing)，在約(yue)1218℃加熱(re)(re)(re)后急冷是需要的，這(zhe)既包(bao)(bao)括焊后，也(ye)包(bao)(bao)括熱(re)(re)(re)成型后。但對于鑄件(jian)，則(ze)建議在1177℃加熱(re)(re)(re)后急冷或(huo)空冷。

八(ba)、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。