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NS 142 (Incoloy 825)

 （0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti ）、NS 142、Incoloy 825合金 是一種用鈦穩定化的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu耐蝕合金。國外稱作 Incoloy 825,也稱作 Ni-O-nel 825或 Ni-O-nel合金。中國國標牌號為GB NS 142。此合金具有良好的耐全面腐蝕和局部腐蝕性能且工藝性能良好，因此，在化學、能源、石油化工、濕法冶金工業中得到了廣泛應用。

一、化學成分和(he)組織特點

 合(he)(he)金(jin)(jin)的化(hua)(hua)學成分列于表2-4-66。合(he)(he)金(jin)(jin)成分中(zhong)的鎳當量和鉻當量的平衡關(guan)系，決定了此合(he)(he)金(jin)(jin)在固溶條件下為純(chun)奧氏(shi)(shi)體(ti)組織(zhi)。但在中(zhong)溫時效時，會在奧氏(shi)(shi)體(ti)基體(ti)和晶間上析(xi)出碳化(hua)(hua)物和金(jin)(jin)屬間化(hua)(hua)合(he)(he)物，這些沉(chen)淀(dian)相會危害合(he)(he)金(jin)(jin)的力學性(xing)能和耐(nai)蝕性(xing)能。

二、耐腐(fu)蝕性能

  1. 全面(mian)腐蝕

    ①. 大氣(qi) 

        此(ci)合(he)金耐鄉(xiang)村(cun)、工業(ye)和(he)海(hai)洋環(huan)境的大(da)氣(qi)腐(fu)蝕，但(dan)在(zai)含氯化物高的大(da)氣(qi)中，尤其是在(zai)潮濕的大(da)氣(qi)中，此(ci)合(he)金會產(chan)生很淺(qian)的點蝕，見(jian)表(biao)2-4-67。

   ②. 淡水

    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金耐淡水腐蝕，包括腐蝕性最強的含游離的CO₂、鐵的化合物和氯化物、自然水以及含雜質的各種工業冷卻水，其腐蝕速度通常低于0.0025mm/a.

   ③. 海水 

    表2-4-68給出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金在(zai)(zai)各種海(hai)(hai)(hai)水中的(de)耐蝕(shi)性。此合(he)金在(zai)(zai)高速海(hai)(hai)(hai)水中耐蝕(shi)，在(zai)(zai)靜止和低速海(hai)(hai)(hai)水中或有污染的(de)海(hai)(hai)(hai)水條件下會產生一(yi)定的(de)腐蝕(shi)。

   ④. 硫酸

    在硫酸中，此合金的耐蝕性大體相當于0Cr22Ni47Mo6.5Cu2Nb2，但使用溫度稍低。圖2-4-45和圖2-4-46以及表2-4-69給出了此合金在通氣純硫酸中的腐蝕試驗結果。在不通氣的純硫酸中，基于大量的實驗室和工廠設備運行經驗的統計規律，0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在50℃以下的所有濃度的酸中的腐蝕速率小于0.15mm/a,具有可靠的耐蝕性；在沸騰溫度，濃度小于40%的硫酸中的腐蝕速率為0.5mm/a,屬于耐蝕范圍；在60%和80%的H₂SO₄中，只能用于65℃以下。在65℃充空氣的硫酸中，當濃度小于20%時，隨濃度的增加對合金的耐蝕性無明顯影響，在40%以上的硫酸中，隨濃度的提高合金的腐蝕加劇，見表2-4-70。

    硫酸在實際應用中，常含有各種雜質，除氯化物雜質外，所含的HNO₃、Fe₂(SO4)₃、CuSO₄、硝酸鹽、過硫酸鹽、高錳酸鹽等均可促進合金鈍化從而減少腐蝕，在此種環境中合金的使用溫度較在純H₂SO₄中可相應提高，見表2-4-71。而氯化物雜質，因其形成HCl將急劇加速合金的腐蝕。

  ⑤. 磷酸

    在試劑級磷酸中，此合金在低于85%的H₃PO₄中，直到沸騰溫度都是耐蝕的，見圖2-4-47和表2-4-72。表2-4-73為此合金在濕法磷酸工廠中的現場試驗數據，在含F-和其他雜質的料漿中0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti亦具有較好的耐蝕性，但不如前述高鉻的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu合金。

   ⑥. 鹽(yan)酸 

   表2-4-74列(lie)出了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金在(zai)不同濃度鹽酸(suan)中(zhong)的(de)實驗室結果(guo)。此合(he)金僅在(zai)室溫(wen)(wen)的(de)稀(xi)酸(suan)溶液中(zhong)可以(yi)使(shi)用。實驗表明，充氣(qi)加(jia)速了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)鹽酸(suan)中(zhong)的(de)腐(fu)蝕，例(li)如在(zai)5mol/L HCl、室溫(wen)(wen)、N2飽和的(de)條件(jian)下的(de)腐(fu)蝕速率(lv)（72h)僅為0.006mm/a,而在(zai)用空氣(qi)飽和的(de)酸(suan)中(zhong)卻為0.53mm/a,耐(nai)蝕性(xing)迅速下降。

   ⑦. 氫氟(fu)酸(suan)和氟(fu)硅酸(suan)

  此(ci)合金在(zai)氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)中耐蝕(shi)性(xing)不佳，僅在(zai)少數條(tiao)件下具(ju)有(you)(you)中等耐蝕(shi)性(xing)，一般(ban)不推(tui)薦在(zai)純(chun)氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)中使用。氟(fu)(fu)硅酸(suan)(suan)的腐蝕(shi)性(xing)較(jiao)氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)輕，在(zai)含有(you)(you)雜(za)質的氟(fu)(fu)硅酸(suan)(suan)中，此(ci)合金耐蝕(shi)性(xing)良好，可以用到60℃。0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在(zai)氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)、氟(fu)(fu)硅酸(suan)(suan)及含氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)介質中的耐蝕(shi)性(xing)見(jian)表(biao)2-4-75。

   ⑧. 亞硫酸

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti耐濕SO₂和亞硫酸溶液的腐蝕，適用范圍很廣，尤其是在含有H₂SO₄的亞硫酸溶液中，此合金的耐蝕性優于含有相同鉻、鉬而不含銅的合金。在亞硫酸和含亞硫酸的介質中的腐蝕數據見表2-4-76。

   ⑨. 硝酸

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)(he)金(jin)(jin)在沸騰溫度的(de)所有(you)(you)濃度的(de)硝酸(suan)中（包(bao)括66%HNO3)具(ju)有(you)(you)良好的(de)耐蝕(shi)性。在稀硝酸(suan)中可(ke)以使用(yong)(yong)到沸點以上的(de)溫度，在室溫發(fa)煙(yan)硝酸(suan)和(he)70℃加緩蝕(shi)劑的(de)發(fa)煙(yan)硝酸(suan)中，也(ye)呈現(xian)出較好的(de)耐蝕(shi)性。此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)耐硝酸(suan)腐蝕(shi)性能見表2-4-77和(he)表2-4-78及圖2-4-48。鑒于通常的(de)18-8C-Ni不銹鋼具(ju)有(you)(you)良好的(de)耐硝酸(suan)腐蝕(shi)性能，在純HNO3中不采用(yong)(yong)此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)。在含有(you)(you)各種雜質和(he)添(tian)加物的(de)HNO3中，OC-21N42M03Cu2Ti呈現(xian)出良好的(de)耐蝕(shi)性，優于Cr-Ni奧(ao)氏體不銹鋼，常被(bei)采用(yong)(yong)，見表2-4-79。

   ⑩. 有機酸和化合物

   在(zai)(zai)(zai)有機酸和化合物中(zhong)(zhong)，此合金表現(xian)(xian)出高度的耐蝕性，可(ke)以在(zai)(zai)(zai)很寬的溫度范圍內應用。在(zai)(zai)(zai)沸(fei)騰溫度時(shi)，除在(zai)(zai)(zai)10%草酸中(zhong)(zhong)外(wai)，在(zai)(zai)(zai)大多數(shu)10%的有機酸中(zhong)(zhong)均(jun)耐蝕，在(zai)(zai)(zai)有機加工的過程(cheng)中(zhong)(zhong)也呈現(xian)(xian)出優良的耐蝕性，工廠試驗結果(guo)見表 2-4-81 。

  2. 晶間腐(fu)蝕

   在(zai)(zai)(zai)1150~1204℃固溶處理(li)條件下對(dui)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕不敏(min)感(gan)，當(dang)中溫敏(min)化(hua)處理(li)1h時(shi)，如760℃,在(zai)(zai)(zai)晶(jing)(jing)界上將出現富(fu)鉻的(de)(de)(de)(de)M23C6沉淀，進(jin)而導致在(zai)(zai)(zai)沸(fei)騰65%HNO3中的(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕。然而在(zai)(zai)(zai)敏(min)化(hua)前940℃穩定化(hua)處理(li)1小時(shi)，可(ke)防止(zhi)敏(min)化(hua)引(yin)起的(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕。圖2-4-49 指出了(le)原(yuan)始固溶退火狀(zhuang)態(tai)和敏(min)化(hua)溫度、時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)關系。顯然在(zai)(zai)(zai)65%HNO3的(de)(de)(de)(de)評價試驗中，940℃穩定化(hua)處理(li)將延遲在(zai)(zai)(zai)敏(min)感(gan)溫度產生(sheng)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕所需的(de)(de)(de)(de)敏(min)化(hua)時(shi)間(jian)(jian)。研(yan)究表明，在(zai)(zai)(zai)此溫度由(you)于易形成(cheng)TiC,可(ke)防止(zhi)產生(sheng)大量的(de)(de)(de)(de)M23C6所引(yin)起的(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)界鉻貧(pin)化(hua)。同時(shi)，由(you)于鉻的(de)(de)(de)(de)高溫下擴散也將減(jian)少晶(jing)(jing)界鉻的(de)(de)(de)(de)貧(pin)化(hua)程度，因此防止(zhi)或減(jian)緩了(le)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕的(de)(de)(de)(de)產生(sheng)。為(wei)此目的(de)(de)(de)(de)，此合金的(de)(de)(de)(de)工廠供貨狀(zhuang)態(tai)可(ke)為(wei)940℃穩定化(hua)處理(li)狀(zhuang)態(tai)。

  3. 點腐蝕

  表2-4-82 列(lie)出了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在氧化性酸性氯化物中(zhong)的耐點性能，顯然此合金在此類介質中(zhong)耐蝕性欠佳。

  4. 應力(li)腐蝕

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在堿和MgCl₂中的耐應力腐蝕斷裂性能見表2-4-83。

三、力學性能

    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金的(de)室溫力學性能件表 2-4-84。

四、物流性能

  表2-4-85 為0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金的(de)物(wu)理性能(neng)。

五、熱冷(leng)加工及成型(xing)性能

  此(ci)合金的熱成(cheng)型(xing)(xing)(xing)溫度(du)為(wei)927~1065℃,不宜在(zai)(zai)晶(jing)間腐蝕(shi)敏感溫度(du)（650℃)下進行(xing)成(cheng)型(xing)(xing)(xing)操作(zuo)，如果在(zai)(zai)高于1065℃成(cheng)型(xing)(xing)(xing)，最終(zhong)成(cheng)型(xing)(xing)(xing)應在(zai)(zai)870~980℃范圍(wei)內進行(xing)，以獲得良好的耐(nai)晶(jing)間腐蝕(shi)性能。此(ci)合金亦適于冷加(jia)工成(cheng)型(xing)(xing)(xing)，其性能類似Cr-Ni奧氏(shi)體不銹鋼。

六(liu)、熱(re)處理(li)工藝

  此合金適宜的最(zui)終(zhong)熱(re)處理是(shi)940℃穩定化處理。中間退火溫度以高于1050℃固溶軟化退火溫度為宜。

七、焊接性能

  可(ke)以采(cai)用通常(chang)的焊接(jie)方(fang)法焊接(jie)，推薦采(cai)用鎳基(ji)焊絲（00Cr22Ni61Mo9Nb)。

八、應用(yong)

  由于(yu)此合金的(de)耐(nai)蝕適應(ying)性廣泛(fan)，因(yin)此在(zai)化學(xue)加(jia)工工業、熱海水(shui)和水(shui)冶廠得到廣泛(fan)應(ying)用(yong)。主要用(yong)于(yu)處(chu)理(li)熱硫酸、含(han)氯化物溶(rong)液、亞硫酸等環(huan)境的(de)熱交換(huan)器(qi)、管道、閥門、泵(beng)等。在(zai)造紙工業的(de)木(mu)漿浸取器(qi)及深源氣(qi)井領域中亦得到廣泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)。