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哈氏合金|Hastelloy

哈(ha)氏(shi)合(he)(he)金(jin)是一種(zhong)鎳基耐腐蝕(shi)合(he)(he)金(jin),主(zhu)要分成鎳-鉻合(he)(he)金(jin)與鎳鉻鉬合(he)(he)金(jin)兩大類。哈(ha)氏(shi)合(he)(he)金(jin)具有良好的抗腐蝕(shi)性(xing)和(he)熱穩定性(xing),多用于航空事業(ye),化(hua)學(xue)領(ling)域等。哈(ha)氏(shi)合(he)(he)金(jin)(Hastelloy alloy)就是美國(guo)哈(ha)氏(shi)合(he)(he)金(jin)國(guo)際(ji)公司(si)所生產的鎳基耐蝕(shi)合(he)(he)金(jin)的商業(ye)牌號的統稱。

產品分類 / 用途

00Cr23Ni59Mo16Cu1.6(Hastelloy C-2000)


(00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金 于1995年問世,是Hastelloy C系列合(he)金中最新的一種耐蝕合(he)金。


  發展00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的目的是借提高鉻量(約23%)以耐氧化性酸(包括含氧和Fe3+等氧化性離子的鹽酸)稀硫酸等在內的還原性酸的腐蝕;借加人銅與合金中16%Mo相組合以強化合金的耐還原性酸的性能;加銅并且不含鎢以防止由于高鉻、高鉬量所造成的合金熱穩定性下降的危害。在鎳鉻鉬系合金中,此合金在既耐氧化性酸又耐還原性酸及其混酸中具有顯著的優越性。此合金實際上相當于在前述合金59(00Cr23Ni59Mo16)基礎上加入了少量銅。


一、化學成分和組織特(te)點


(00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金(jin)的(de)化學成分見表。


常用 鎳-鉻-鉬 耐蝕合金的化學成分.jpg


  00Cr23Ni59Mo16Cu1.6 合金(jin)固溶態(tai)(tai)同樣系具(ju)有面(mian)心(xin)立(li)方晶體結(jie)構的奧氏體組織,而在中(zhong)溫加(jia)(jia)熱(re)(re)(敏化、時效)態(tai)(tai),會有碳(tan)化物和金(jin)屬間相(xiang)(xiang)(xiang)析出。研(yan)究表(biao)明,由于銅(tong)的加(jia)(jia)入,銅(tong)會促(cu)進μ相(xiang)(xiang)(xiang)的沉淀,因此中(zhong)溫加(jia)(jia)熱(re)(re)態(tai)(tai)00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金(jin)中(zhong)的μ相(xiang)(xiang)(xiang)要較不含銅(tong)的合金(jin)59(00Cr23Ni59Mo16)稍(shao)多。


二(er)、耐(nai)腐蝕性能(neng)


  1. 全(quan)面腐蝕


  圖(tu)3-5-56~圖(tu)3-5-61系00Cr23Ni59M016Cu1.6合金(jin)在硫酸(suan)(suan)(suan)、鹽(yan)酸(suan)(suan)(suan)、磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)、硝酸(suan)(suan)(suan)、氫(qing)溴(xiu)酸(suan)(suan)(suan)、氫(qing)氟酸(suan)(suan)(suan)等酸(suan)(suan)(suan)中的等腐蝕圖(tu)。可以看出,無論在氧化(hua)性酸(suan)(suan)(suan)還是在還原性酸(suan)(suan)(suan)中,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金(jin)均(jun)具有(you)相當寬(kuan)的耐蝕范(fan)圍。


圖 5-56.jpg




  國內在(zai)(zai)20世紀80年代的(de)(de)(de)一個偶然機(ji)會(hui)研究了微(wei)量(liang)銅對(dui)Ni-18Cr-16Mo合(he)(he)金(jin)耐(nai) HF酸(suan)(suan)腐(fu)蝕性能的(de)(de)(de)影(ying)響,指出即使(shi)合(he)(he)金(jin)中僅(jin)含(han)有微(wei)量(liang)銅(約0.20%Cu),其耐(nai)HF酸(suan)(suan)的(de)(de)(de)性能便會(hui)急劇提高,從不耐(nai)蝕轉變為耐(nai)蝕(見圖3-5-62).進一步試(shi)驗證實,這是(shi)由于合(he)(he)金(jin)中銅在(zai)(zai)表(biao)面富集的(de)(de)(de)結(jie)果。圖3-5-63和圖3-5-64 系含(han)銅達1.6%的(de)(de)(de) Hastelloy C-2000在(zai)(zai)HF酸(suan)(suan)中的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性與 Monel 400、Hastelloy B3和Haynes 244等合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)比較,同樣可看(kan)出銅的(de)(de)(de)有益(yi)作用,在(zai)(zai)所試(shi)驗的(de)(de)(de)條件下,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6的(de)(de)(de)耐(nai)氫氟酸(suan)(suan)性能既優于Monel 400,也(ye)優于Hastelloy B3和242合(he)(he)金(jin)。


圖 5-62.jpg


  表3-5-76系00Cr23Ni59Mo16Cu1.6 合金與C-276、C-22、686和合金59 等在一些酸介質中的耐蝕性比較。而圖3-5-65則系在代表還原性酸介質的93℃,60%H2SO4和代表氧化性酸介質的ASTM G28溶液中C-2000合金與現有C系列合金牌號應用范圍的對比。


圖 5-65.jpg


  2. 晶間腐蝕


  表3-5-77 系經(jing) 871℃不(bu)同時間(jian)敏(min)化后,在標(biao)準(zhun)ASTM G28A 和(he) ASTM G28B兩種(zhong)介質條(tiao)件(jian)下,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的(de)(de)(de)腐(fu)蝕率與(yu)其(qi)他合金的(de)(de)(de)比(bi)較;圖3-5-66則(ze)系此(ci)合金不(bu)同溫度(du)經(jing)3min敏(min)化后按標(biao)準(zhun) ASTM G28A 法檢驗00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的(de)(de)(de)晶(jing)界穿透深度(du)并與(yu)其(qi)他合金的(de)(de)(de)比(bi)較。可以明顯看出,僅(jin)在ASTM G28A試(shi)驗條(tiao)件(jian)下,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的(de)(de)(de)耐晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕性能才顯著(zhu)優于C-276和(he)C-22、686等合金。


表 5-77.jpg


 3. 應力腐蝕、點蝕和縫(feng)隙腐蝕


  (00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金的耐應力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕性能的試驗結果分別見表3-5-78和圖3-5-67、圖3-5-68及表3-5-79.從表3-5-78中的結果可知,在沸騰45%MgCl2溶液中,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金等三種鎳基Ni-Cr-Mo合金由于鎳高,耐應力腐蝕性能不僅遠優于不銹鋼,而且也優于鐵鎳基耐蝕合金。從圖3-5-67中可知,在Green Death溶液中,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的臨界點蝕溫度要低于Hastelloy C-22 合金,而稍高于C-276和C-4.從圖3-5-68和表3-5-79中可知,在6%FeCl3 溶液中00Cr23Ni59Mo16Cu1.6的臨界縫隙腐蝕溫度最高,即耐縫隙腐蝕性能最佳;而在10%FeCl3(ASTM G28)溶液中,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金與所試驗的其他合金耐點蝕性能并無顯著差別,耐縫隙腐蝕溫度則僅優于C-22合金。


表 5-78.jpg


三、力學性能


 (00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金的力(li)學性能(neng)(neng)與(yu) Hastelloy C系列中的其他合金并無顯著差別。表3-5-80系此(ci)合金的室(shi)溫力(li)學性能(neng)(neng),圖3-5-69則系它的高溫瞬時強度。






四、冷、熱加工性(xing)能


  00Cr23Ni59Mo16Cu1.6 合(he)金(jin)(jin)冷、熱加(jia)工(gong)(gong)性(xing),成(cheng)型性(xing)等與前述Ni-Cr-Mo型合(he)金(jin)(jin),例如 Hastelloy C-276和合(he)金(jin)(jin)59 沒有(you)顯著差別。因此,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合(he)金(jin)(jin)的冷、熱加(jia)工(gong)(gong)和成(cheng)型性(xing)都可參閱C-276和合(he)金(jin)(jin)59的有(you)關數據。


五、焊接(jie)性(xing)能


(00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金的焊(han)(han)接性與(yu) Hastelloy C-276 合金的焊(han)(han)接性相(xiang)似,建議采用手工電弧焊(han)(han)(SMAW)、鎢極氬弧焊(han)(han)(GTAW)和(he)氣(qi)體保護焊(han)(han)(GMAW),但不推薦(jian)用氧(yang)乙炔焊(han)(han)和(he)埋弧焊(han)(han)。多層焊(han)(han)接時,層間溫度應(ying)≤95℃.當(dang)用氣(qi)體保護焊(han)(han),保護氣(qi)體中含氧(yang)量超過1%時,每(mei)道次焊(han)(han)后建議必須對焊(han)(han)縫表面進(jin)行適量打磨。






六、熱處理工藝(yi)


  (00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金(jin)同樣(yang)是(shi)采用(yong)固溶處理,適宜加熱溫(wen)度(du)約1150℃,保溫(wen)后水(shui)冷,對Ni-Cr-Mo型合金(jin)而(er)言,焊后消(xiao)除應(ying)力不能在敏化(hua)溫(wen)度(du)圍內進(jin)行(xing),為了消(xiao)除殘余(yu)應(ying)力也必須進(jin)行(xing)固溶處理。


七、物理性能


  00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的物理性能見(jian)表3-5-84。


表 5-84.jpg


八、應用


  此合金既耐氧化性酸又耐還原性酸而且耐應力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕等性能也相當優良,其綜合性能優于目前應用較廣泛的 Hastelloy C-276合金。此合金可用于耐硝酸,耐適宜溫度的H2SO4、HCl和含F-、Cl-的混酸中。此合金適于制造各種形式的耐蝕裝置和構件,包括塔、槽、反應器、換熱器、管線和管件以及鍛件、泵、閥等。此合金可生產各種冶金產品。