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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

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

一、化(hua)學成分和組織特點(dian)

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

  此合金主要耐濕氯(lv)、各(ge)種(zhong)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)性氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)（如氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)、氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)銅、氧化(hua)(hua)(hua)(hua)汞等(deng)）、氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鹽溶液（如氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鈣、氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)、氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鉛等(deng)）、硫酸與氧化(hua)(hua)(hua)(hua)性鹽的(de)混合物(wu)、亞(ya)硫酸、沸騰溫度(du)的(de)各(ge)種(zhong)濃度(du)有(you)機酸的(de)腐(fu)蝕，以及耐氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)和海水的(de)點蝕等(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(er)、耐(nai)腐蝕性能

 1. 在海水中(zhong)

 0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金浸入海水中(zhong)，經10年的試驗結(jie)果表明，其腐蝕(shi)速(su)率≤0.025mm/a,而且沒有點蝕(shi)產生(sheng)。

 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(yan)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. 在氫氟酸中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在HF酸(suan)中，隨(sui)溫(wen)度(du)(du)(du)升高，其耐蝕性下(xia)降(jiang)。HF酸(suan)的(de)恒沸(fei)點濃(nong)度(du)(du)(du)約為(wei)36%,沸(fei)點為(wei)112℃.更高濃(nong)度(du)(du)(du)的(de)HF酸(suan)只(zhi)有通過無(wu)水HF溶于(yu)水才能獲得。表3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合金在不同(tong)濃(nong)度(du)(du)(du)、溫(wen)度(du)(du)(du)和不同(tong)試(shi)驗條件(jian)下(xia)的(de)結果。在室溫(wen)HF酸(suan)中，此(ci)合金的(de)腐(fu)蝕速(su)率(lv)不超過0.25mm/a,隨(sui)溫(wen)度(du)(du)(du)升高和充入空氣0Cr16Ni60Mo16W4合金的(de)腐(fu)蝕速(su)率(lv)會有所增加。

  5. 在磷酸中

  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(suan)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. 在鉻酸中

 鉻酸雖然是強氧化(hua)性酸，但其離子化(hua)傾(qing)向(xiang)并不大。因此，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在(zai)中等溫度的任(ren)何(he)濃度下是耐(nai)蝕性的。表(biao)3-5-14 列出了一些試驗結果。

 10. 在一些有機(ji)酸及其(qi)混合(he)物中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在甲酸、醋酸等有機酸及其混合物中的耐(nai)蝕性見表(biao)(biao) 3-5-15 ~ 表(biao)(biao)3-5-20 。顯(xian)然，在所試(shi)驗(yan)的條件下 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金具(ju)有非常好和比較好的耐(nai)腐蝕性能。

 11. 在鹵素氣體中

  除氟(fu)氣外，0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金耐(nai)干(gan)(gan)的(de)(de)(de)氯(lv)、溴、碘的(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)。當有水(shui)分(fen)存在(zai)時，例如在(zai)濕氯(lv)中(zhong)(zhong)，僅能(neng)用(yong)于(yu)≤40℃.在(zai)濕氯(lv)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)試驗(yan)結果見表3-5-21.顯然，在(zai)大多數情況下，Ni-Cr-Mo(W)合(he)金具有非常(chang)優異(yi)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性。因(yin)而，耐(nai)干(gan)(gan)、濕氯(lv)氣的(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)是(shi)高鉬(mu)含量的(de)(de)(de)Ni-Cr-Mo(W)耐(nai)蝕(shi)(shi)合(he)金的(de)(de)(de)一個重要特(te)性。表3-5-22是(shi)在(zai)含氯(lv)氣的(de)(de)(de)水(shui)溶液(ye)中(zhong)(zhong)Ni-Cr-Mo合(he)金耐(nai)蝕(shi)(shi)性的(de)(de)(de)試驗(yan)結果。

 12. 在HF氣(qi)體(ti)中

  0Cr16Ni60Mo16W4合金耐高溫 HF氣(qi)腐蝕的性能優(you)良，它(ta)可允許在≤750℃的HF氣(qi)中使用，而且氧的存在對0Cr16Ni60Mo16W4 合金并無明(ming)顯(xian)影響。國內一些試(shi)驗結果見圖(tu)3-5-11和圖(tu)3-5-12。

 13. 晶間腐蝕(shi)

 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)經(jing)過600~1150℃敏化處理或焊(han)接，在一些介(jie)質，例如鹽(yan)酸(suan)(suan)、鉻酸(suan)(suan)、碳酸(suan)(suan)中會產生(sheng)晶間(jian)腐蝕。圖(tu)(tu)3-5-13系在10%沸騰(teng)鹽(yan)酸(suan)(suan)中的試驗結果。由圖(tu)(tu)可知，此合(he)金(jin)敏化區范(fan)圍較寬。在此區域內(nei)加熱，Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)不(bu)僅產生(sheng)晶間(jian)腐蝕，耐蝕性(xing)下降，而且還伴隨著嚴重的脆(cui)化傾向。試驗表明(ming)，隨腐蝕介(jie)質的不(bu)同，此合(he)金(jin)的敏化溫度亦異。

 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(wei)了防止0Cr16Ni60Mo16W4合金的(de)晶間(jian)腐(fu)蝕，采取的(de)措施有選用(yong)適宜(yi)的(de)熱處理（見本節熱處理工藝）和用(yong)低碳(tan)(tan)、低硅的(de)第二代(dai)合金00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低碳(tan)(tan)、低硅、降鐵、加鈦和不含鎢(wu)的(de)第三代(dai)合金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(san)、力學性(xing)能

  表 3-5-23系 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的室(shi)溫(wen)和(he)高溫(wen)瞬時力學性能。

四、物(wu)理性能(neng)

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

五(wu)、焊接性(xing)能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊(han)(han)接(jie)性能良(liang)好(hao)，它可采用各(ge)種(zhong)通用焊(han)(han)接(jie)方法，例如TIG、MIG、電(dian)弧焊(han)(han)、電(dian)阻焊(han)(han)等焊(han)(han)接(jie)而無特殊困難。焊(han)(han)接(jie)時所用填絲和焊(han)(han)芯(xin)一般與(yu)母材(cai)相同。

六、冷(leng)熱加工(gong)及成型性能(neng)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)冷(leng)加工(gong)并無特殊困難。但是(shi)，其熱(re)(re)加工(gong)則是(shi)鎳基耐蝕合(he)金(jin)中較困難的(de)(de)(de)一種。這(zhe)并不是(shi)由(you)于(yu)其熱(re)(re)塑(su)性(xing)低，而是(shi)由(you)于(yu)變(bian)形抗力大，加工(gong)工(gong)藝控(kong)制要求嚴格所致。圖(tu)3-5-14和圖(tu)3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)的(de)(de)(de)熱(re)(re)塑(su)性(xing)進行試驗所取得的(de)(de)(de)結果(guo)。顯然，電(dian)渣重熔(rong)冶煉可明顯提高(gao)此合(he)金(jin)的(de)(de)(de)熱(re)(re)塑(su)性(xing)。合(he)金(jin)鍛態的(de)(de)(de)熱(re)(re)塑(su)性(xing)高(gao)于(yu)鑄態。合(he)金(jin)的(de)(de)(de)熱(re)(re)加工(gong)及熱(re)(re)成型溫度以1000~1200℃為宜。

七、熱處理工藝

 適宜(yi)的熱(re)處理是使(shi)(shi)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)獲得良(liang)好的耐(nai)蝕(shi)性(xing)，特別是耐(nai)晶間腐蝕(shi)性(xing)能不(bu)可缺少的環節。試驗(yan)表明，為(wei)了(le)使(shi)(shi)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)具有(you)良(liang)好的耐(nai)蝕(shi)性(xing)和塑、韌性(xing)，在約1218℃加熱(re)后(hou)(hou)急冷(leng)是需要的，這既包括焊后(hou)(hou)，也包括熱(re)成型(xing)后(hou)(hou)。但對(dui)于鑄件(jian)，則(ze)建議在1177℃加熱(re)后(hou)(hou)急冷(leng)或空冷(leng)。

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。