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高溫合金|Superalloy

高溫(wen)合金是指以鐵(tie)、鎳、鈷為(wei)基,能(neng)(neng)(neng)在(zai)600℃以上的(de)高溫(wen)下抗氧化、耐腐(fu)(fu)蝕,并(bing)能(neng)(neng)(neng)在(zai)一(yi)定應力作用下長期(qi)工作的(de)一(yi)類金屬材料,具有優異(yi)的(de)高溫(wen)強(qiang)度,良(liang)好的(de)抗氧化和(he)抗熱腐(fu)(fu)蝕性能(neng)(neng)(neng),良(liang)好的(de)疲勞性能(neng)(neng)(neng)、斷裂韌性等綜(zong)合性能(neng)(neng)(neng),又(you)被稱為(wei)“超(chao)合金,”主要應用于航空、航天、艦船、車輛、工業燃機和(he)能(neng)(neng)(neng)源領域(yu)。

產品分類 / 用途

GH 3304(Hastelloy C-276)

 Hastelloy C-276合金中外牌號: 美國UNS:N10276 ,德國DIN: NiMo16Cr15W  W-Nr: 2.4819  中國GB/T: NS 334  英國BS: NA 17D  化學成分標號:00Cr16Ni60Mo16W4


 (00Cr16Ni60Mo16W4 )Hastelloy C-276 合金于1965年問世,1970年后采用爐外精煉工藝(AOD,VOD)進行生產,以獲得超低碳(C ≤ 0.02% )和高純度的合金內在質量。為了降低0Cr16Ni60Mo16W4合金的焊后和熱成型后晶間腐蝕的敏感性和脆性,克服Hastelloy C合金焊接后或熱成型后尚需要進行固溶處理的嚴重缺點,除降低碳含量(C ≤ 0.02% )外,還降低了合金中的硅含量到≤ 0.08%。降低碳含量可減少合金中的碳化物析出的數量;降低硅含量可減少合金中金屬間相的沉淀數量,從而達到提高合金耐晶間腐蝕性能的目的。與此同時,合金的塑性、韌性和加工成型也有極大的改善。



一(yi)、化學(xue)成分


   00Cr16Ni60Mo16W4 合金化學成(cheng)分見下表,其特點是低碳、低硅。


                                                                            Hastelloy C-276 ( GB NS 334 )合金的化學成分
元素名稱
      C 
   Si  Mn   P    S         Cr   Ni       Mo      W      Fe  Co    V
含量  ≤0.02 ≤0.08  ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03  14.5~16.5 ≥57 15.0~17.0 3.0~4.5  4.0~7.0≤2.5≤0.035



二、耐(nai)蝕性能


  1. 全面腐蝕


  一般(ban)情況(kuang)0Cr16Ni60Mo16W4的腐蝕數據對00Cr16Ni60Mo16W4也是(shi)適(shi)用的。表3-5-26和圖(tu)(tu)3-5-16~圖(tu)(tu)3-5-21列出了該合金(jin)(jin)本身進行腐蝕試(shi)驗(yan)所取(qu)得的結(jie)果。顯(xian)然,00Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)固(gu)溶(rong)態的耐蝕特(te)點(dian)與0Cr16Ni60Mo16W4完全一致。因此,前述 0Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)(jin)的耐蝕性結(jie)果仍(reng)可適(shi)用于00Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)。


表 3-5-26.jpg

圖 3-5-18.jpg

圖 3-5-20.jpg

  

  2. 局部腐蝕


  試驗表明,00Cr16Ni60Mo16W4 合金的晶間腐蝕敏感性遠比0Cr16Ni60Mo16W4低。但是,當在600~1150℃敏化或焊后冷卻時,此合金中仍有二次碳化物和一些金屬間相析出,因而在某些介質條件下仍然影響00Cr16Ni60Mo16W4 合金在焊接用途的使用。在5%FeCl3+10%NaCl溶液中,室溫下試驗72h,00Cr16Ni60Mo16W4合金無論是焊態、固溶態,還是焊后熱處理態均無點蝕產生。表3-5-27系在一些介質中,00Cr16Ni60Mo16W4 合金耐點蝕試驗結果。


圖 3-5-21.jpg


  在10%FeCl中進行的縫隙腐蝕試驗結果標準,00Cr16Ni60Mo16W4  耐縫隙腐蝕性能也是較好的。


表 3-5-27.jpg


 3. 加速(su)腐蝕試驗


   加(jia)速腐蝕試驗(yan)(yan)是為了迅速確定(ding) Hastelloy C-276合(he)金(jin)的耐蝕性(xing)是否滿足工廠實際腐蝕環境的需要(yao)。加(jia)速腐蝕試驗(yan)(yan)所選用(yong)的介質(zhi)一般要(yao)較實際使用(yong)條件更加(jia)苛(ke)刻。對(dui)鎳鉻(ge)鉬型耐蝕合(he)金(jin)而言,按規(gui)定(ding)要(yao)進(jin)行鹽(yan)酸彎曲試驗(yan)(yan)和硫酸鐵試驗(yan)(yan)。


   鹽(yan)酸彎(wan)曲試(shi)驗系10%沸騰HCI酸中試(shi)驗24小時(shi),然后將試(shi)樣(yang)彎(wan)曲180°。焊(han)接(jie)試(shi)樣(yang)則要(yao)(yao)求垂直于(yu)焊(han)縫方向彎(wan)曲,且彎(wan)曲中部位要(yao)(yao)位于(yu)熱(re)影響(xiang)區。彎(wan)曲后的試(shi)樣(yang)在放大(da)10倍下(xia)觀(guan)察有(you)無晶(jing)間開裂現象。


   硫酸鐵試驗系在50%H2SO4+42g/LFe2(SO4)3沸騰溶液中試驗24h。若有晶間腐蝕存在,則試樣的腐蝕會加速。對于Hastelloy C-276合金,可允許的最高腐蝕速率為1.02mm/月或12.24mm/a。


表 3-5-28.jpg


三、力學性能


  表(biao)(biao) 3-5-29 系 00Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金的(de)室溫和高溫瞬時力(li)學性能。表(biao)(biao) 3-5-30 則系焊接金屬的(de)力(li)學性能。 表(biao)(biao) 3-5-31 和 表(biao)(biao) 3-5-32 分別為不(bu)同熱(re)處理條件下的(de)低溫沖擊性能和室溫硬(ying)度。


表 3-5-29.jpg

表 3-5-30.jpg


四、物理(li)性能


  00Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)的物理性(xing)能件(jian)下表


表 3-5-33.jpg


五、焊接性能(neng)


Hastelloy C-276合金焊(han)接性(xing)能良(liang)好,可(ke)以采用(yong)通用(yong)的焊(han)接方法進行焊(han)接無(wu)特(te)(te)殊困難。而(er)TIG、MIG和手工(gong)電(dian)弧(hu)焊(han)則是(shi)最常用(yong)的。但當用(yong)于耐蝕用(yong)途時(shi),不推薦選用(yong)乙炔焊(han)方法。焊(han)接過(guo)程中要防止熱(re)輸入(ru)過(guo)大,對于埋弧(hu)焊(han)更應特(te)(te)別(bie)注(zhu)意(yi)。


六、冷熱加(jia)工(gong)及成型(xing)性能(neng)


  0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)(jin)冷加(jia)工(gong)并無特殊困難。但(dan)是(shi)(shi),其熱(re)(re)(re)加(jia)工(gong)則是(shi)(shi)鎳基耐蝕合(he)金(jin)(jin)中(zhong)較困難的一種。這(zhe)并不是(shi)(shi)由于其熱(re)(re)(re)塑(su)性(xing)(xing)低,而是(shi)(shi)由于變形抗力大,加(jia)工(gong)工(gong)藝控制要求(qiu)嚴格所(suo)致(zhi)。圖3-5-14和(he)圖3-5-15系國內(nei)對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)(jin)的熱(re)(re)(re)塑(su)性(xing)(xing)進行試驗所(suo)取(qu)得的結果。顯然(ran),電渣重熔冶煉可明(ming)顯提高(gao)此合(he)金(jin)(jin)的熱(re)(re)(re)塑(su)性(xing)(xing)。合(he)金(jin)(jin)鍛態的熱(re)(re)(re)塑(su)性(xing)(xing)高(gao)于鑄態。合(he)金(jin)(jin)的熱(re)(re)(re)加(jia)工(gong)及熱(re)(re)(re)成型溫度以1000~1200℃為宜。


七、熱(re)處理


 在(zai)(zai)沒有特殊規定和要求的情(qing)況下,Hastelloy C-276合金(jin)進行固溶(rong)處理,即在(zai)(zai)1121℃下加(jia)熱后急(ji)冷。在(zai)(zai)此種狀態下,Hastelloy C-276合金(jin)才具有最(zui)佳的耐蝕(shi)、力學綜合性能。


八、應用(yong)


Hastelloy C-276合金(jin)在冶(ye)金(jin)廠可生產(chan)板、管(guan)、絲(si)、帶(dai)、棒材以(yi)及鍛件(jian)和鑄件(jian)。此合金(jin)由于(yu)在氯化物以(yi)及含各(ge)(ge)(ge)種有機(ji)酸的硫酸、亞硫酸、磷(lin)酸、各(ge)(ge)(ge)種有機(ji)酸、高溫氟化氫等介質(zhi)中的良好的耐全面腐蝕(shi)和局部腐蝕(shi)性能,因此可制造耐這些介質(zhi)腐蝕(shi)的各(ge)(ge)(ge)種容器、管(guan)道(dao)、閥門、塔、槽等。