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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金 系20世紀30年(nian)代問世的Hastelloy C系列中第一個Ni-Cr-Mo(W)型(xing)耐蝕合金。

一、化(hua)學成(cheng)分和組織特點

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合(he)金的(de)化(hua)學(xue)成分見下表

  此合金主要(yao)耐濕氯、各(ge)(ge)種(zhong)氧化(hua)(hua)性氯化(hua)(hua)物(wu)(wu)（如氯化(hua)(hua)鐵、氯化(hua)(hua)銅(tong)、氧化(hua)(hua)汞等(deng)(deng)）、氯化(hua)(hua)鹽溶液（如氯化(hua)(hua)鈣、氯化(hua)(hua)鎂(mei)、氯化(hua)(hua)鉛等(deng)(deng)）、硫(liu)酸與氧化(hua)(hua)性鹽的(de)混(hun)合物(wu)(wu)、亞硫(liu)酸、沸騰溫度的(de)各(ge)(ge)種(zhong)濃度有機酸的(de)腐蝕(shi)，以及耐氯化(hua)(hua)物(wu)(wu)和海(hai)水的(de)點蝕(shi)等(deng)(deng)。

 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. 在海水中(zhong)

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

 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. 在鹽酸中(zhong)

（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. 在氫氟酸(suan)中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)(jin)在HF酸(suan)中(zhong)(zhong)，隨(sui)溫(wen)度升高，其耐蝕性下降(jiang)。HF酸(suan)的(de)恒沸點(dian)濃度約為36%,沸點(dian)為112℃.更高濃度的(de)HF酸(suan)只有(you)通過無水HF溶于水才能獲得。表3-5-9系(xi)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)(jin)在不同(tong)(tong)濃度、溫(wen)度和不同(tong)(tong)試驗條(tiao)件下的(de)結果。在室溫(wen)HF酸(suan)中(zhong)(zhong)，此合(he)金(jin)(jin)的(de)腐蝕速(su)率不超過0.25mm/a,隨(sui)溫(wen)度升高和充入空氣0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)(jin)的(de)腐蝕速(su)率會有(you)所增加。

  5. 在磷酸(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

  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

  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(suan)的混酸(suan)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. 在鉻酸中

 鉻(ge)酸雖(sui)然是(shi)強氧(yang)化(hua)性酸，但其離子化(hua)傾(qing)向(xiang)并(bing)不大。因此(ci)，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)在中等溫度的任何濃度下是(shi)耐(nai)蝕性的。表3-5-14 列出了一些試驗結果。

 10. 在一些有機酸及其混合物(wu)中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在(zai)甲酸、醋酸等有(you)機酸及其混合物(wu)中的(de)耐(nai)蝕性(xing)見表(biao) 3-5-15 ~ 表(biao)3-5-20 。顯然，在(zai)所試(shi)驗(yan)的(de)條件下 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金具有(you)非常好和比較好的(de)耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)能。

 11. 在鹵素(su)氣(qi)體中

  除氟氣外，0Cr16Ni60Mo16W4合金耐(nai)(nai)干的氯(lv)、溴(xiu)、碘的腐蝕(shi)(shi)。當有(you)水分存在時(shi)，例如在濕(shi)(shi)氯(lv)中，僅能用(yong)于≤40℃.在濕(shi)(shi)氯(lv)中的試驗結果(guo)見表3-5-21.顯然，在大多數情況下，Ni-Cr-Mo(W)合金具有(you)非常優(you)異的耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)。因(yin)而，耐(nai)(nai)干、濕(shi)(shi)氯(lv)氣的腐蝕(shi)(shi)是高鉬含量的Ni-Cr-Mo(W)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)合金的一個重要特性(xing)(xing)。表3-5-22是在含氯(lv)氣的水溶液中Ni-Cr-Mo合金耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的試驗結果(guo)。

 12. 在HF氣體中

  0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)耐高溫(wen) HF氣(qi)腐蝕的(de)性能優良，它(ta)可允(yun)許(xu)在(zai)≤750℃的(de)HF氣(qi)中使(shi)用，而且氧(yang)的(de)存(cun)在(zai)對(dui)0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)并無(wu)明顯影響(xiang)。國(guo)內一些試(shi)驗結(jie)果見圖3-5-11和圖3-5-12。

 13. 晶(jing)間腐蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)(jin)(jin)經過600~1150℃敏化處理或(huo)焊接，在一些介質，例如(ru)鹽酸(suan)、鉻酸(suan)、碳(tan)酸(suan)中會產生晶間腐蝕。圖3-5-13系在10%沸騰鹽酸(suan)中的試(shi)(shi)驗結果。由圖可知，此(ci)合金(jin)(jin)(jin)敏化區范圍(wei)較寬(kuan)。在此(ci)區域內加熱，Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)(jin)不(bu)僅產生晶間腐蝕，耐蝕性下降，而且還伴隨著嚴重(zhong)的脆化傾向。試(shi)(shi)驗表明，隨腐蝕介質的不(bu)同，此(ci)合金(jin)(jin)(jin)的敏化溫度(du)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(zhi)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金的(de)(de)晶間腐(fu)蝕，采取的(de)(de)措施有選用(yong)適宜的(de)(de)熱處(chu)(chu)理（見本(ben)節熱處(chu)(chu)理工藝）和(he)用(yong)低碳、低硅的(de)(de)第二代合(he)金00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低碳、低硅、降鐵、加鈦和(he)不含鎢的(de)(de)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、力學性能

  表 3-5-23系 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金的室溫(wen)和高溫(wen)瞬時(shi)力學(xue)性能。

四、物理性(xing)能(neng)

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

五、焊接性能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊(han)(han)接(jie)性能良好，它(ta)可采用各種通(tong)用焊(han)(han)接(jie)方法，例如TIG、MIG、電(dian)弧(hu)焊(han)(han)、電(dian)阻(zu)焊(han)(han)等焊(han)(han)接(jie)而無特殊(shu)困(kun)難。焊(han)(han)接(jie)時所用填絲和焊(han)(han)芯(xin)一(yi)般與母(mu)材相同(tong)。

六、冷熱加工(gong)及成型性(xing)能(neng)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)(he)金冷加(jia)工(gong)(gong)并無特殊(shu)困難。但是(shi)，其熱加(jia)工(gong)(gong)則是(shi)鎳(nie)基耐蝕合(he)(he)金中(zhong)較困難的(de)(de)一種(zhong)。這并不是(shi)由于其熱塑性(xing)低，而是(shi)由于變(bian)形(xing)抗力大，加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝控制要求嚴格所致。圖3-5-14和(he)圖3-5-15系國內對(dui)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金的(de)(de)熱塑性(xing)進行試(shi)驗所取得的(de)(de)結果。顯(xian)然，電(dian)渣重熔冶煉可明顯(xian)提高此合(he)(he)金的(de)(de)熱塑性(xing)。合(he)(he)金鍛態的(de)(de)熱塑性(xing)高于鑄態。合(he)(he)金的(de)(de)熱加(jia)工(gong)(gong)及熱成型(xing)溫(wen)度以1000~1200℃為宜。

七、熱處(chu)理工藝

 適宜的熱(re)處(chu)理是(shi)使0Cr16Ni60Mo16W4合金獲得良好的耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)，特(te)別是(shi)耐晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)不可缺少的環節。試驗表明，為了使0Cr16Ni60Mo16W4合金具(ju)有良好的耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)和塑、韌(ren)性(xing)(xing)，在(zai)(zai)約1218℃加熱(re)后(hou)急冷是(shi)需要的，這(zhe)既包括焊后(hou)，也包括熱(re)成型(xing)后(hou)。但對(dui)于鑄(zhu)件，則建(jian)議在(zai)(zai)1177℃加熱(re)后(hou)急冷或空冷。

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。