哈氏(shi)合金是(shi)一種鎳基(ji)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)合金,主要分成鎳-鉻合金與(yu)鎳鉻鉬合金兩大類。哈氏(shi)合金具(ju)有良好(hao)的(de)(de)抗腐(fu)(fu)蝕(shi)性和(he)熱穩定性,多用(yong)于(yu)航(hang)空事業,化學領(ling)域等。哈氏(shi)合金(Hastelloy alloy)就是(shi)美國哈氏(shi)合金國際(ji)公司所生(sheng)產的(de)(de)鎳基(ji)耐(nai)蝕(shi)合金的(de)(de)商(shang)業牌號的(de)(de)統(tong)稱。
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合金(jin)與前述鎳鉬耐蝕合金不(bu)同,是一種(zhong)有優良耐蝕性且高溫高強度、低熱膨(peng)脹的沉淀硬化型耐蝕、耐熱合金。
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
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合金的化學(xue)成分(fen)見表3-4-49。從(cong)化學(xue)成分(fen)中可看出,此(ci)合金與前(qian)述00Mo24Ni60Cr8Fe6 (Hastelloy B10)合金相較除鎳、鉬、鉻近似外,不僅含(han)(han)鐵量低而且還含(han)(han)有鈷等元素。
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 化學成分 | |||||||||||
合(he)金(jin)名稱 | Ni | Mo | Cr | Fe | Co | Mn | Si | Al | C | B | Cu |
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2) Haynes 242 | 65 | 24~28 | 7.0~9.0 | ≤2.00 | ≤2.5 | ≤0.8 | ≤0.8 | ≤0.5 | ≤0.03 | ≤0.006 | ≤0.5 |
此(ci)合金(jin)(jin)固溶(rong)態與鎳(nie)鉬型(xing)(xing)耐蝕合金(jin)(jin)相(xiang)(xiang)同(tong),但時效(xiao)后會有(you)Ni2(Mo,Cr)型(xing)(xing)金(jin)(jin)屬間相(xiang)(xiang)在基體上沉淀。由于(yu)此(ci)金(jin)(jin)屬間相(xiang)(xiang)非常(chang)細小,只有(you)用電子顯微鏡才能觀察到(見(jian)圖3-4-41中黑色突出(chu)的質點),此(ci)相(xiang)(xiang)是(shi)此(ci)合金(jin)(jin)的強化(hua)相(xiang)(xiang)。
二、耐腐蝕性能
1. 在酸(suan)溶液中
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在各種(zhong)酸溶液(ye)中的試驗結果見表3-4-50和(he)表3-4-51 以及圖3-4-42和(he)圖 3-4-43。
2. 在高溫氟化氫氣和氯化物熔鹽(yan)中的耐蝕性
由于(yu)00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金的高鉬(mu)(mu)量(liang)并(bing)含有(you)8%Cr,因而在高溫(wen)(wen)HF氣中(zhong)和(he)高溫(wen)(wen)氟(fu)化物熔鹽(KCl-KF-NaF)中(zhong)的耐(nai)(nai)蝕(shi)性較其他一(yi)些耐(nai)(nai)蝕(shi)合(he)金為(wei)優。在10℃,70%HF 氣中(zhong)試驗(yan)136h后的結果見表(biao)3-4-52。可(ke)以看出,0Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金的耐(nai)(nai)蝕(shi)性優于(yu)含~15%Cr的簡單的鎳(nie)鉻耐(nai)(nai)蝕(shi)合(he)金Inconel 600 (0Cr15Ni75Fe),也優于(yu)高鉻量(liang)而鉬(mu)(mu)量(liang)較低的鎳(nie)鉻鉬(mu)(mu)型(xing)合(he)金 Inconel 625和(he) Hastelloy C-22。
3. 高溫抗(kang)氮化(hua)性
表(biao)3-4-53列(lie)出(chu)了在980℃(流動的(de)(de)氨(an)中(zhong))試驗(yan)168小(xiao)時后的(de)(de)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)表(biao)面(mian)氮化情況。可以看出(chu),在所(suo)試驗(yan)的(de)(de)合(he)(he)金(jin)中(zhong),00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)抗(kang)氮化性是(shi)最好的(de)(de),這主要(yao)是(shi)由(you)于(yu)242合(he)(he)金(jin)中(zhong)的(de)(de)鎳基和低鉻量。
4. 高溫(wen)抗(kang)氧化性(xing)
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在(zai)≤815℃下(xia)具(ju)有良好的抗氧化性(xing),因此在(zai)連續(xu)或斷續(xu)工作(zuo)條件下(xia)不(bu)需要采(cai)取任何表面防護措(cuo)施(shi)。
采用圖(tu)3-4-44 的(de)(de)金(jin)相法來評定的(de)(de)高(gao)溫(wen)抗氧化(hua)性并得到表3-4-54 的(de)(de)結果。可(ke)以(yi)看(kan)出(chu),在所試驗條件(jian)下(xia),00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)的(de)(de)抗氧化(hua)性要遠比 Hastelloy B合金(jin)為(wei)優,顯(xian)然這主(zhu)要是(shi)與(yu)242合金(jin)含(han)有(you)8%Cr且鉬(mu)量較低有(you)關。
三、力學性能
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金(jin)的(de)(de)棒材(和(he)環(huan)件)、熱軋(ya)板、冷軋(ya)板材固(gu)溶+650℃時(shi)效(xiao)48小時(shi)的(de)(de)拉伸(shen)性能見(jian)表(biao)3-4-55~表(biao)3-4-57。表(biao)3-4-58則系此合(he)金(jin)冷軋(ya)板固(gu)溶態(tai)、固(gu)溶十冷加工、固(gu)溶十冷加工十時(shi)效(xiao)態(tai)的(de)(de)拉伸(shen)性能。而圖3-4-45 則系此合(he)金(jin)的(de)(de)瞬時(shi)高溫強度與 Hastelloy B和(he) Hastelloy C-2000 合(he)金(jin)的(de)(de)對比試驗結果。
表(biao)3-4-59指出(chu)了00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)經(jing)(jing)650℃長期加(jia)熱后的(de)(de)抗(kang)拉(la)性(xing)能和沖擊性(xing)能,可以看出(chu),隨650℃加(jia)熱時間(jian)的(de)(de)增(zeng)長,合金(jin)的(de)(de)強度提高,塑性(xing)有所降(jiang)低,而(er)韌性(xing)下降(jiang)最為明顯,經(jing)(jing)650℃ 8000h加(jia)熱后,韌性(xing)的(de)(de)損失(shi)達60%。
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)(jin)(jin)的(de)高(gao)溫持久性能見圖3-4-46。可以看出(chu),在所試驗(yan)的(de)條件下(xia),00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)(jin)(jin)的(de)高(gao)溫持久強(qiang)度低于(yu)高(gao)溫(熱強(qiang))合金(jin)(jin)(jin)Inconel 718 (0Cr20Ni53Mo3Nb5AlTi),但高(gao)于(yu)所試驗(yan)的(de) Hastelloy B等合金(jin)(jin)(jin)。
研究(jiu)表明,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金時效態(tai)的強(qiang)度約為固溶態(tai)的兩倍,按此(ci)時效態(tai)的高溫(wen)強(qiang)度性能此(ci)合金可(ke)用到≤705℃。
四(si)、冷加工和成(cheng)型(xing)性(xing)
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)固(gu)溶(rong)態(tai)與 Hastelloy B10相似,具(ju)有良好(hao)(hao)的(de)冷(leng)、熱(re)加工(gong)和成型性。熱(re)加工(gong)溫度可在980~1230℃間(jian)的(de)較高(gao)溫度下進(jin)行(xing)。但若為了獲得細晶(jing)粒(li)結構,熱(re)加工(gong)終止溫度可在熱(re)加工(gong)溫度范圍(wei)內的(de)下限(xian)溫度進(jin)行(xing)。由于(yu)此合金(jin)固(gu)溶(rong)態(tai)也(ye)具(ju)有良好(hao)(hao)的(de)冷(leng)塑性,故也(ye)極(ji)易冷(leng)加工(gong)。但無論(lun)是熱(re)加工(gong)還是冷(leng)加工(gong)材,在時效前均需先進(jin)行(xing)固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)。
五、熱(re)處(chu)理(li)工藝
除有特殊(shu)要求外,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)均需進行最終熱(re)處(chu)理(li)。熱(re)處(chu)理(li)工藝為(wei)925~1120℃加熱(re)保(bao)溫(wen)后空冷(leng)或水冷(leng)(高截(jie)面尺寸者)。此合金(jin)固溶處(chu)理(li)后的時(shi)效溫(wen)度(du)為(wei)650℃x24~48小時(shi)保(bao)溫(wen)后空冷(leng)。
六、焊(han)接性能
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金(jin)(jin)具有良好的(de)焊(han)(han)接(jie)性能,合(he)金(jin)(jin)在(zai)固溶狀(zhuang)態(tai)(tai)下可采用GTAW和GMAW工藝(yi)進(jin)行焊(han)(han)接(jie),建議采用化(hua)學(xue)成(cheng)分匹配的(de)焊(han)(han)絲。由于(yu)埋弧焊(han)(han)和氧(乙(yi))炔焊(han)(han)熱(re)輸(shu)入高,不推薦用于(yu)焊(han)(han)接(jie)此(ci)合(he)金(jin)(jin)。焊(han)(han)接(jie)時層(ceng)間溫度要≤95℃.由于(yu)00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金(jin)(jin)一(yi)般系(xi)在(zai)固溶十時效態(tai)(tai)使(shi)用,建議焊(han)(han)后時效前(qian)要進(jin)行固溶處理,以獲得良好的(de)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭和母(mu)材(cai)整體的(de)性能。
七、物理性能
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的(de)物理(li)性能見表 3-4-60。
八(ba)、應用
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)合(he)(he)(he)金(jin)作為高(gao)(gao)溫(耐(nai)(nai)(nai)熱)合(he)(he)(he)金(jin)使用經(jing)固(gu)溶+時(shi)效處(chu)理后可(ke)用于航空和航天工業(ye)中,若作為耐(nai)(nai)(nai)蝕合(he)(he)(he)金(jin)使用則為固(gu)溶處(chu)理態,其用途基本上與前(qian)述00Mo24Ni60Cr8Fe6(Hastelloy B10)合(he)(he)(he)金(jin)相似,可(ke)用于耐(nai)(nai)(nai)氫氟酸和耐(nai)(nai)(nai)氟化物(wu)熔鹽的(de)環境中。由于此合(he)(he)(he)金(jin)具有的(de)高(gao)(gao)強(qiang)度(du),已用于既耐(nai)(nai)(nai)氟化物(wu)腐蝕又要求高(gao)(gao)強(qiang)度(du)的(de)構件,效果良好。