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哈氏合金|Hastelloy

哈氏合(he)金(jin)(jin)(jin)是一種鎳基耐腐(fu)(fu)蝕合(he)金(jin)(jin)(jin),主要分成鎳-鉻合(he)金(jin)(jin)(jin)與(yu)鎳鉻鉬合(he)金(jin)(jin)(jin)兩(liang)大類。哈氏合(he)金(jin)(jin)(jin)具有良好的抗腐(fu)(fu)蝕性和熱穩定性,多用于航空(kong)事(shi)業,化學(xue)領域(yu)等。哈氏合(he)金(jin)(jin)(jin)(Hastelloy alloy)就是美國哈氏合(he)金(jin)(jin)(jin)國際公司所生產的鎳基耐蝕合(he)金(jin)(jin)(jin)的商業牌號(hao)的統稱。

產品分類 / 用途

00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合(he)金與前述鎳鉬耐(nai)(nai)蝕(shi)合(he)金(jin)不同,是一種有優(you)良耐(nai)(nai)蝕(shi)性且高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)強度、低熱膨脹的沉淀(dian)硬(ying)化(hua)型耐(nai)(nai)蝕(shi)、耐(nai)(nai)熱合(he)金(jin)。


  此合金在時效態(這是與固溶態使用的前述各種鎳鉬合金,包括成分相近的Hastelloy B10合金最主要的差別)其室溫到650℃的強度約為固溶態 Hastelloy B和 Hastelloy C-276的2~3倍。在H2SO4、HCl、HF、H3PO4等酸中以及氟化物熔鹽中均具有良好耐蝕性。


一、化學成分和組織特點(dian)


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合金的(de)化學成(cheng)(cheng)分(fen)見表3-4-49。從化學成(cheng)(cheng)分(fen)中可看出,此合金與前述(shu)00Mo24Ni60Cr8Fe6 (Hastelloy B10)合金相較(jiao)除鎳(nie)、鉬、鉻近似外(wai),不僅含鐵(tie)量低而且還含有鈷等(deng)元素。


                                                                    (00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 化學成分(fen)
            合金名(ming)稱   Ni   Mo   Cr   Fe   Co Mn  Si  Al   C   B  Cu
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)
  Haynes 242 
  6524~287.0~9.0≤2.00≤2.5≤0.8≤0.8≤0.5≤0.03≤0.006≤0.5



  此合(he)金固溶態與鎳鉬型耐蝕合(he)金相同,但時效后會有Ni2(Mo,Cr)型金屬間相在基體上沉淀。由(you)于此金屬間相非常(chang)細小,只有用電子顯微鏡才能觀(guan)察到(見圖3-4-41中(zhong)黑色突出的(de)質(zhi)點(dian)),此相是此合(he)金的(de)強化相。


圖 4-41.jpg


二、耐腐蝕(shi)性(xing)能(neng)


  1. 在(zai)酸溶液(ye)中


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在各種(zhong)酸(suan)溶液中的(de)試驗結果見表3-4-50和(he)表3-4-51 以及圖(tu)3-4-42和(he)圖(tu) 3-4-43。


表 4-50.jpg

表 4-51.jpg


  2. 在高溫氟(fu)化(hua)氫氣和(he)氯(lv)化(hua)物熔鹽(yan)中的耐蝕性


  由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的高(gao)鉬(mu)量并含有8%Cr,因而在高(gao)溫HF氣中(zhong)(zhong)和(he)高(gao)溫氟化物(wu)熔鹽(KCl-KF-NaF)中(zhong)(zhong)的耐(nai)蝕性較其(qi)他一些耐(nai)蝕合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)為優(you)。在10℃,70%HF 氣中(zhong)(zhong)試驗(yan)136h后的結果見表3-4-52。可以(yi)看出,0Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的耐(nai)蝕性優(you)于含~15%Cr的簡(jian)單的鎳鉻(ge)耐(nai)蝕合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)Inconel 600 (0Cr15Ni75Fe),也優(you)于高(gao)鉻(ge)量而鉬(mu)量較低的鎳鉻(ge)鉬(mu)型合(he)(he)金(jin)(jin)(jin) Inconel 625和(he) Hastelloy C-22。


表 4-52.jpg


  3. 高溫(wen)抗氮(dan)化性


  表(biao)3-4-53列出了在(zai)980℃(流動的(de)氨(an)中)試(shi)(shi)驗168小(xiao)時(shi)后的(de)合(he)(he)金的(de)表(biao)面氮(dan)化(hua)情況(kuang)。可以看出,在(zai)所試(shi)(shi)驗的(de)合(he)(he)金中,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)(he)金的(de)抗氮(dan)化(hua)性是(shi)最好的(de),這主要是(shi)由于(yu)242合(he)(he)金中的(de)鎳基和低鉻(ge)量(liang)。


表 4-53.jpg


  4. 高溫(wen)抗(kang)氧(yang)化(hua)性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金(jin)在≤815℃下(xia)具有良(liang)好的抗氧化性,因此在連續或(huo)斷續工(gong)作條件下(xia)不需要采(cai)取任何表面防護措施。


  采用圖3-4-44 的金(jin)(jin)相法(fa)來評定的高溫(wen)抗氧化(hua)性并得到(dao)表3-4-54 的結果(guo)。可以(yi)看(kan)出,在(zai)所試驗條(tiao)件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)(jin)的抗氧化(hua)性要遠比 Hastelloy B合金(jin)(jin)為優,顯然這主要是與(yu)242合金(jin)(jin)含(han)有(you)8%Cr且鉬量較低有(you)關。


圖 4-44.jpg


表 4-54.jpg



三、力學性(xing)能


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的(de)棒材(cai)(和(he)環件)、熱軋(ya)板(ban)、冷(leng)軋(ya)板(ban)材(cai)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)+650℃時效48小時的(de)拉伸(shen)性(xing)能(neng)見表(biao)3-4-55~表(biao)3-4-57。表(biao)3-4-58則系此合金冷(leng)軋(ya)板(ban)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)態(tai)(tai)、固(gu)(gu)溶(rong)(rong)十冷(leng)加工、固(gu)(gu)溶(rong)(rong)十冷(leng)加工十時效態(tai)(tai)的(de)拉伸(shen)性(xing)能(neng)。而圖(tu)3-4-45 則系此合金的(de)瞬時高溫強度與 Hastelloy B和(he) Hastelloy C-2000 合金的(de)對比試驗結果(guo)。


表 4-55.jpg


表 4-58.jpg


  表3-4-59指出了00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金經(jing)650℃長期加(jia)熱后的抗拉性(xing)能和沖(chong)擊性(xing)能,可以看(kan)出,隨650℃加(jia)熱時間的增長,合金的強度(du)提高(gao),塑(su)性(xing)有(you)所降低(di),而韌性(xing)下降最為明顯,經(jing)650℃ 8000h加(jia)熱后,韌性(xing)的損失達(da)60%。


表 4-59.jpg


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)(he)金的(de)(de)高(gao)溫持(chi)久性(xing)能見圖3-4-46。可以看出,在所(suo)試驗(yan)的(de)(de)條件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金的(de)(de)高(gao)溫持(chi)久強(qiang)(qiang)度低于(yu)高(gao)溫(熱強(qiang)(qiang))合(he)(he)金Inconel 718 (0Cr20Ni53Mo3Nb5AlTi),但高(gao)于(yu)所(suo)試驗(yan)的(de)(de) Hastelloy B等合(he)(he)金。




  研究表明,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)時效(xiao)態的(de)強(qiang)度約為固溶態的(de)兩倍,按此(ci)時效(xiao)態的(de)高溫(wen)強(qiang)度性能(neng)此(ci)合金(jin)可用到≤705℃。


四、冷加(jia)工和成(cheng)型性(xing)


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金固溶態與(yu) Hastelloy B10相似,具(ju)有良好(hao)的冷、熱(re)加工和成型性。熱(re)加工溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)可在(zai)980~1230℃間的較高溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)下進行。但若為了獲得細晶(jing)粒結構,熱(re)加工終止溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)可在(zai)熱(re)加工溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍(wei)內的下限溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)進行。由于(yu)此合金固溶態也具(ju)有良好(hao)的冷塑(su)性,故也極易(yi)冷加工。但無論是熱(re)加工還是冷加工材,在(zai)時效前均需先進行固溶處理。


五、熱處理工藝


  除有(you)特殊要求(qiu)外,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金均需進行最終熱處理(li)。熱處理(li)工藝為925~1120℃加熱保溫(wen)后(hou)空(kong)冷(leng)或水(shui)冷(leng)(高截(jie)面尺寸(cun)者)。此合金固溶處理(li)后(hou)的時(shi)效溫(wen)度為650℃x24~48小時(shi)保溫(wen)后(hou)空(kong)冷(leng)。


六、焊接性能


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金具(ju)有良好(hao)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)性(xing)(xing)能(neng),合金在(zai)固(gu)溶狀態下可采用GTAW和(he)GMAW工(gong)藝進行焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie),建(jian)議采用化學成分匹(pi)配的(de)焊(han)(han)絲。由于埋弧焊(han)(han)和(he)氧(乙)炔焊(han)(han)熱輸入高(gao),不推(tui)薦(jian)用于焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)此合金。焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)層間溫(wen)度要(yao)≤95℃.由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金一般系在(zai)固(gu)溶十時(shi)效態使(shi)用,建(jian)議焊(han)(han)后時(shi)效前要(yao)進行固(gu)溶處理,以獲(huo)得良好(hao)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭和(he)母(mu)材整體(ti)的(de)性(xing)(xing)能(neng)。


七(qi)、物理性能(neng)


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的物(wu)理(li)性能見表 3-4-60。


表 4-60.jpg


八、應用(yong)


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)合金(jin)作為(wei)(wei)高溫(耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱)合金(jin)使用(yong)經固溶+時(shi)效(xiao)處理后可用(yong)于航空和(he)航天工(gong)業中(zhong),若作為(wei)(wei)耐(nai)(nai)(nai)(nai)蝕合金(jin)使用(yong)則為(wei)(wei)固溶處理態,其用(yong)途(tu)基本上與(yu)前述00Mo24Ni60Cr8Fe6(Hastelloy B10)合金(jin)相似,可用(yong)于耐(nai)(nai)(nai)(nai)氫氟(fu)酸和(he)耐(nai)(nai)(nai)(nai)氟(fu)化物(wu)熔鹽(yan)的環境中(zhong)。由于此合金(jin)具有(you)的高強度,已用(yong)于既耐(nai)(nai)(nai)(nai)氟(fu)化物(wu)腐蝕又要求高強度的構件,效(xiao)果(guo)良好。