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哈氏合金|Hastelloy

哈(ha)氏(shi)合(he)(he)金(jin)(jin)是(shi)一種鎳(nie)(nie)(nie)基(ji)耐腐蝕合(he)(he)金(jin)(jin),主(zhu)要分成鎳(nie)(nie)(nie)-鉻合(he)(he)金(jin)(jin)與鎳(nie)(nie)(nie)鉻鉬合(he)(he)金(jin)(jin)兩大類。哈(ha)氏(shi)合(he)(he)金(jin)(jin)具有良好的抗腐蝕性和熱穩定性,多用于航空(kong)事(shi)業,化學領(ling)域等(deng)。哈(ha)氏(shi)合(he)(he)金(jin)(jin)(Hastelloy alloy)就是(shi)美國哈(ha)氏(shi)合(he)(he)金(jin)(jin)國際公司(si)所(suo)生產(chan)的鎳(nie)(nie)(nie)基(ji)耐蝕合(he)(he)金(jin)(jin)的商業牌號的統稱。

產品分類 / 用途

00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合金(jin)與(yu)前述鎳(nie)鉬耐(nai)(nai)蝕(shi)合(he)(he)金不同,是一種有優良(liang)耐(nai)(nai)蝕(shi)性且高溫高強度、低熱膨脹的沉淀(dian)硬(ying)化型耐(nai)(nai)蝕(shi)、耐(nai)(nai)熱合(he)(he)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(yi)、化學成(cheng)分(fen)和組織特點


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合(he)金(jin)的化學(xue)成分見表3-4-49。從化學(xue)成分中可看出(chu),此合(he)金(jin)與前(qian)述00Mo24Ni60Cr8Fe6 (Hastelloy B10)合(he)金(jin)相(xiang)較除鎳(nie)、鉬、鉻近似外,不(bu)僅含鐵量低(di)而(er)且還含有鈷等元素(su)。


                                                                    (00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 化學成分
            合(he)金(jin)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(ci)(ci)合(he)金(jin)固溶(rong)態與鎳鉬型耐蝕合(he)金(jin)相(xiang)同,但(dan)時效后會有Ni2(Mo,Cr)型金(jin)屬間相(xiang)在(zai)基體上沉淀(dian)。由(you)于此(ci)(ci)金(jin)屬間相(xiang)非常細小,只(zhi)有用電(dian)子(zi)顯微鏡才能(neng)觀察到(見(jian)圖3-4-41中黑色突出的質(zhi)點),此(ci)(ci)相(xiang)是此(ci)(ci)合(he)金(jin)的強化相(xiang)。


圖 4-41.jpg


二、耐(nai)腐(fu)蝕性能


  1. 在酸溶液中


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在各種酸溶液中的試驗結(jie)果見表(biao)3-4-50和表(biao)3-4-51 以及圖3-4-42和圖 3-4-43。


表 4-50.jpg

表 4-51.jpg


  2. 在高溫氟化氫氣和氯化物熔鹽中(zhong)的耐蝕性(xing)


  由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)的(de)(de)高(gao)鉬(mu)量并含有8%Cr,因(yin)而在(zai)高(gao)溫(wen)HF氣中和(he)高(gao)溫(wen)氟化物熔鹽(yan)(KCl-KF-NaF)中的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)較其他一些(xie)耐蝕(shi)合金(jin)為(wei)優。在(zai)10℃,70%HF 氣中試驗136h后的(de)(de)結果見表3-4-52。可以(yi)看出,0Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)優于含~15%Cr的(de)(de)簡單的(de)(de)鎳鉻(ge)耐蝕(shi)合金(jin)Inconel 600 (0Cr15Ni75Fe),也優于高(gao)鉻(ge)量而鉬(mu)量較低的(de)(de)鎳鉻(ge)鉬(mu)型合金(jin) Inconel 625和(he) Hastelloy C-22。


表 4-52.jpg


  3. 高溫抗氮(dan)化性


  表3-4-53列出(chu)了在980℃(流動的(de)(de)氨中)試(shi)驗168小時后的(de)(de)合(he)金(jin)的(de)(de)表面(mian)氮化(hua)情況。可以看出(chu),在所試(shi)驗的(de)(de)合(he)金(jin)中,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金(jin)的(de)(de)抗氮化(hua)性是最好的(de)(de),這主要(yao)是由(you)于(yu)242合(he)金(jin)中的(de)(de)鎳基(ji)和低鉻量(liang)。


表 4-53.jpg


  4. 高溫抗氧化性(xing)


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在≤815℃下具(ju)有良好的抗(kang)氧(yang)化性,因(yin)此(ci)在連(lian)續或斷續工作條件下不需要采取任何表面防護措(cuo)施。


  采用圖3-4-44 的(de)(de)金相(xiang)法來(lai)評定的(de)(de)高溫抗(kang)氧化性并得(de)到表3-4-54 的(de)(de)結(jie)果。可以看出,在所試驗條件下(xia),00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的(de)(de)抗(kang)氧化性要遠比 Hastelloy B合金為(wei)優,顯(xian)然(ran)這主要是(shi)與242合金含有8%Cr且鉬量較低有關。


圖 4-44.jpg


表 4-54.jpg



三、力學性能(neng)


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金(jin)的(de)棒材(和環件(jian))、熱軋板、冷軋板材固(gu)(gu)溶+650℃時效48小時的(de)拉(la)伸性能見表(biao)3-4-55~表(biao)3-4-57。表(biao)3-4-58則系此合(he)(he)金(jin)冷軋板固(gu)(gu)溶態、固(gu)(gu)溶十冷加(jia)工、固(gu)(gu)溶十冷加(jia)工十時效態的(de)拉(la)伸性能。而圖(tu)3-4-45 則系此合(he)(he)金(jin)的(de)瞬時高溫強度與 Hastelloy B和 Hastelloy C-2000 合(he)(he)金(jin)的(de)對比試(shi)驗結果。


表 4-55.jpg


表 4-58.jpg


  表3-4-59指出了(le)00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)(jin)經(jing)650℃長期加(jia)熱后的(de)(de)抗(kang)拉性能和(he)沖(chong)擊(ji)性能,可以看出,隨650℃加(jia)熱時間的(de)(de)增長,合金(jin)(jin)的(de)(de)強度提高,塑性有所降低,而韌(ren)(ren)性下降最為明顯,經(jing)650℃ 8000h加(jia)熱后,韌(ren)(ren)性的(de)(de)損失達60%。


表 4-59.jpg


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)(jin)的高(gao)溫(wen)持久(jiu)性能見圖3-4-46。可以看出,在所試驗(yan)的條件(jian)下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)(jin)的高(gao)溫(wen)持久(jiu)強度低于(yu)(yu)高(gao)溫(wen)(熱強)合金(jin)(jin)Inconel 718 (0Cr20Ni53Mo3Nb5AlTi),但(dan)高(gao)于(yu)(yu)所試驗(yan)的 Hastelloy B等合金(jin)(jin)。




  研究表明,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金時效(xiao)態的(de)強度約為固溶(rong)態的(de)兩倍,按此(ci)(ci)時效(xiao)態的(de)高溫強度性能此(ci)(ci)合(he)金可用(yong)到≤705℃。


四、冷加工(gong)和(he)成型性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金固(gu)溶態(tai)與 Hastelloy B10相似,具有良好的冷、熱加(jia)(jia)工和成型性。熱加(jia)(jia)工溫(wen)度(du)可在980~1230℃間的較高溫(wen)度(du)下進行。但若為了獲得(de)細(xi)晶粒結構,熱加(jia)(jia)工終(zhong)止溫(wen)度(du)可在熱加(jia)(jia)工溫(wen)度(du)范圍內的下限溫(wen)度(du)進行。由于此合(he)金固(gu)溶態(tai)也(ye)具有良好的冷塑性,故(gu)也(ye)極(ji)易冷加(jia)(jia)工。但無論是熱加(jia)(jia)工還是冷加(jia)(jia)工材,在時效前均需先進行固(gu)溶處理。


五、熱處理工(gong)藝


  除有特殊要求外,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)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(jia)熱(re)保溫后(hou)空(kong)(kong)冷或水冷(高截(jie)面(mian)尺寸者)。此合(he)金(jin)固溶處(chu)理(li)后(hou)的時(shi)效溫度為(wei)650℃x24~48小時(shi)保溫后(hou)空(kong)(kong)冷。


六(liu)、焊接(jie)性(xing)能(neng)


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金(jin)具有良好的(de)焊(han)接(jie)性(xing)能,合(he)金(jin)在固(gu)溶狀態下可采用(yong)GTAW和(he)GMAW工藝進(jin)行焊(han)接(jie),建議采用(yong)化(hua)學成分匹配的(de)焊(han)絲。由于(yu)(yu)埋弧焊(han)和(he)氧(乙)炔(gui)焊(han)熱輸入高,不推薦用(yong)于(yu)(yu)焊(han)接(jie)此合(he)金(jin)。焊(han)接(jie)時層間溫度要(yao)(yao)≤95℃.由于(yu)(yu)00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金(jin)一般系(xi)在固(gu)溶十(shi)時效態使用(yong),建議焊(han)后時效前要(yao)(yao)進(jin)行固(gu)溶處(chu)理,以獲得良好的(de)焊(han)接(jie)接(jie)頭和(he)母材整體的(de)性(xing)能。


七、物理(li)性能


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金(jin)的物(wu)理性能見表 3-4-60。


表 4-60.jpg


八、應(ying)用(yong)


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)合(he)金作(zuo)為高溫(wen)(耐(nai)(nai)熱(re))合(he)金使(shi)用經固溶+時效處(chu)理后可(ke)(ke)用于航空和(he)航天工業中,若作(zuo)為耐(nai)(nai)蝕合(he)金使(shi)用則為固溶處(chu)理態(tai),其用途基本上與前(qian)述00Mo24Ni60Cr8Fe6(Hastelloy B10)合(he)金相(xiang)似(si),可(ke)(ke)用于耐(nai)(nai)氫(qing)氟(fu)酸(suan)和(he)耐(nai)(nai)氟(fu)化(hua)(hua)物熔鹽的(de)環境(jing)中。由于此合(he)金具有的(de)高強(qiang)度,已用于既耐(nai)(nai)氟(fu)化(hua)(hua)物腐蝕又要求高強(qiang)度的(de)構件(jian),效果良好(hao)。