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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合(he)金 系(xi)20世(shi)紀30年代問世(shi)的Hastelloy C系(xi)列中第一(yi)個Ni-Cr-Mo(W)型耐蝕合金。

一(yi)、化學成分和組織特點

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

  此(ci)合金主要耐濕氯(lv)、各(ge)種(zhong)(zhong)氧化(hua)性氯(lv)化(hua)物（如氯(lv)化(hua)鐵、氯(lv)化(hua)銅、氧化(hua)汞等）、氯(lv)化(hua)鹽溶液（如氯(lv)化(hua)鈣、氯(lv)化(hua)鎂、氯(lv)化(hua)鉛等）、硫酸與氧化(hua)性鹽的(de)混合物、亞(ya)硫酸、沸騰(teng)溫(wen)度的(de)各(ge)種(zhong)(zhong)濃度有機酸的(de)腐蝕，以及耐氯(lv)化(hua)物和(he)海水的(de)點(dian)蝕等。

 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. 在海(hai)水中

 0Cr16Ni60Mo16W4合金浸入海水中，經(jing)10年的試驗(yan)結果表明(ming)，其腐蝕速率≤0.025mm/a,而且沒有點蝕產生。

 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(zai)鹽酸(suan)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(qing)氟酸(suan)中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)在(zai)HF酸中(zhong)，隨溫度升(sheng)高(gao)，其耐蝕(shi)性下(xia)降。HF酸的(de)恒沸點濃(nong)度約為(wei)36%,沸點為(wei)112℃.更高(gao)濃(nong)度的(de)HF酸只有通過無(wu)水HF溶于水才能(neng)獲得(de)。表3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)在(zai)不(bu)同濃(nong)度、溫度和(he)不(bu)同試驗條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)結果。在(zai)室溫HF酸中(zhong)，此合(he)金(jin)的(de)腐蝕(shi)速(su)率不(bu)超過0.25mm/a,隨溫度升(sheng)高(gao)和(he)充(chong)入空氣0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)的(de)腐蝕(shi)速(su)率會(hui)有所增加。

  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. 在亞硫酸中

  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)硝酸中(zhong)

  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(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

 鉻酸(suan)雖然是強氧(yang)化性酸(suan)，但(dan)其離子化傾(qing)向并不大。因此，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在中等(deng)溫度的任何濃度下是耐蝕性的。表3-5-14 列(lie)出了一些試驗結果。

 10. 在一(yi)些有機酸及其混合物(wu)中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)在(zai)甲酸(suan)、醋酸(suan)等有(you)機酸(suan)及其混合(he)物中的(de)(de)耐蝕性(xing)見(jian)表 3-5-15 ~ 表3-5-20 。顯然，在(zai)所(suo)試(shi)驗的(de)(de)條(tiao)件下(xia) （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)具有(you)非常好和比較好的(de)(de)耐腐蝕性(xing)能。

 11. 在鹵素氣體中

  除(chu)氟(fu)氣(qi)外，0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金耐(nai)(nai)干的(de)(de)氯(lv)(lv)(lv)、溴(xiu)、碘的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。當(dang)有水分存在(zai)時，例如在(zai)濕氯(lv)(lv)(lv)中(zhong)，僅能用于≤40℃.在(zai)濕氯(lv)(lv)(lv)中(zhong)的(de)(de)試驗結果見表3-5-21.顯(xian)然，在(zai)大多數情況下，Ni-Cr-Mo(W)合(he)金具有非常優異的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)。因(yin)而，耐(nai)(nai)干、濕氯(lv)(lv)(lv)氣(qi)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)是(shi)高鉬含量的(de)(de)Ni-Cr-Mo(W)耐(nai)(nai)蝕(shi)合(he)金的(de)(de)一個(ge)重要特性(xing)。表3-5-22是(shi)在(zai)含氯(lv)(lv)(lv)氣(qi)的(de)(de)水溶液中(zhong)Ni-Cr-Mo合(he)金耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)試驗結果。

 12. 在HF氣(qi)體中

  0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)耐高溫 HF氣(qi)腐(fu)蝕的性能(neng)優良，它(ta)可允許在≤750℃的HF氣(qi)中使用，而且(qie)氧的存在對0Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)并(bing)無明顯影響。國內一些試(shi)驗(yan)結(jie)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℃敏化處(chu)理(li)或焊接，在(zai)一些介質(zhi)，例如(ru)鹽酸(suan)(suan)、鉻(ge)酸(suan)(suan)、碳酸(suan)(suan)中會(hui)產生(sheng)晶間腐蝕。圖3-5-13系在(zai)10%沸騰鹽酸(suan)(suan)中的試驗結果。由(you)圖可知(zhi)，此合(he)金(jin)敏化區(qu)范圍較寬。在(zai)此區(qu)域內(nei)加熱，Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)不(bu)僅(jin)產生(sheng)晶間腐蝕，耐蝕性下降，而且還伴(ban)隨(sui)著嚴重的脆化傾向。試驗表(biao)明，隨(sui)腐蝕介質(zhi)的不(bu)同，此合(he)金(jin)的敏化溫(wen)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。

 為了防止0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金的晶(jing)間腐蝕，采(cai)取的措施有選用適宜的熱(re)處理（見本節(jie)熱(re)處理工藝）和用低碳、低硅的第二代合(he)金00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低碳、低硅、降鐵、加(jia)鈦和不含鎢(wu)的第三代合(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(he)金的室(shi)溫和高溫瞬時力學性能。

四、物理性能

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的(de)物(wu)理常(chang)數見表(biao) 3-5-24。

五、焊接性(xing)能(neng)

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊接性能良(liang)好，它可(ke)采(cai)用(yong)各種通用(yong)焊接方法，例如(ru)TIG、MIG、電(dian)(dian)弧焊、電(dian)(dian)阻焊等焊接而無特(te)殊困難。焊接時所(suo)用(yong)填絲(si)和(he)焊芯一般與母材相同(tong)。

六、冷(leng)熱加(jia)工及成型性能

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金冷加(jia)(jia)工(gong)并(bing)無特殊困難。但是(shi)，其熱(re)加(jia)(jia)工(gong)則是(shi)鎳基耐蝕合金中較困難的(de)一種。這并(bing)不是(shi)由于其熱(re)塑(su)性(xing)(xing)低，而(er)是(shi)由于變(bian)形抗力大，加(jia)(jia)工(gong)工(gong)藝控制(zhi)要求嚴(yan)格(ge)所(suo)致。圖(tu)3-5-14和(he)圖(tu)3-5-15系國(guo)內對0Cr16Ni60Mo16W4合金的(de)熱(re)塑(su)性(xing)(xing)進行(xing)試(shi)驗所(suo)取得的(de)結果(guo)。顯然，電渣重熔冶煉可明顯提高此合金的(de)熱(re)塑(su)性(xing)(xing)。合金鍛態的(de)熱(re)塑(su)性(xing)(xing)高于鑄(zhu)態。合金的(de)熱(re)加(jia)(jia)工(gong)及熱(re)成型(xing)溫度以(yi)1000~1200℃為宜。

七、熱(re)處理(li)工(gong)藝

 適宜的(de)熱處理是(shi)使0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)獲(huo)得良好的(de)耐(nai)(nai)蝕性，特別是(shi)耐(nai)(nai)晶間腐蝕性能(neng)不可(ke)缺少(shao)的(de)環節。試驗表明，為了(le)使0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)具有(you)良好的(de)耐(nai)(nai)蝕性和塑、韌性，在約(yue)1218℃加熱后(hou)急(ji)冷是(shi)需要的(de)，這(zhe)既包括焊后(hou)，也包括熱成型后(hou)。但對于鑄(zhu)件，則建議在1177℃加熱后(hou)急(ji)冷或(huo)空(kong)冷。

八、應(ying)用(yong)

  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。