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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合(he)金 系(xi)20世紀30年代問世的Hastelloy C系(xi)列中第一個Ni-Cr-Mo(W)型耐蝕(shi)合金。

一(yi)、化(hua)學成分和組織特點

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金的化學成分見下表

  此合金主要耐濕氯(lv)(lv)(lv)、各種氧(yang)化(hua)(hua)性氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)物(wu)（如(ru)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鐵、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)銅、氧(yang)化(hua)(hua)汞等(deng)）、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鹽溶液(ye)（如(ru)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鈣、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鎂、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鉛等(deng)）、硫(liu)酸與氧(yang)化(hua)(hua)性鹽的混合物(wu)、亞(ya)硫(liu)酸、沸騰(teng)溫度的各種濃度有機酸的腐蝕(shi)，以(yi)及耐氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)物(wu)和海水的點蝕(shi)等(deng)。

 根據Ni-Cr-Mo三元合金相圖，此合金僅在≥1150℃時才具有均勻的單相固溶體組織。而當溫度低于1150℃,特別是在700~1050℃時，此合金中便有大量碳化物（M₆C、M₂C、M₂₃C₆)和金屬間相（o、μ、P)等析出，不僅導致合金的耐蝕性下降，而且還會產生嚴重的脆化傾向。

二(er)、耐腐蝕性能

 1. 在(zai)海(hai)水中

 0Cr16Ni60Mo16W4合金浸入海水(shui)中，經(jing)10年的(de)試驗結(jie)果表(biao)明(ming)，其腐蝕速(su)率≤0.025mm/a,而且(qie)沒有點蝕產生。

 2. 在硫酸(suan)中

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在室溫下各種濃度的H₂SO₄中，其耐蝕性良好（≤0.025mm/a),而且充人空氣對其耐蝕性無影響。圖3-5-7系0Cr16Ni60Mo16W4合金在H₂SO₄中試驗的結果。顯然，在70℃以下的任何濃度H₂SO₄中，0Cr1Ni60Mo16W4合金均耐蝕。在發煙硫酸中的試驗表明，0Cr16Ni60Mo16W4在一些條件下也耐蝕，見表3-5-7。

 3. 在鹽酸中

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金耐鹽酸腐蝕的性能雖然低于鎳鉬合金，但在各種濃度室溫鹽酸中，腐蝕速率不高于0.10mm/a;在65℃的鹽酸中，腐蝕速率也≤0.5mm/a; 當鹽酸中充入空氣時，耐蝕性只在室溫以上的鹽酸中才稍有降低。此合金對氧的敏感性遠遠低于鎳鉬合金，當酸中有FeCl₃、CaCl₂等氧化性鹽時，此合金的耐全面腐蝕性能稍有降低。圖3-5-8系0Cr16Ni60Mo16W4 合金在鹽酸中進行腐蝕試驗的結果。在不同氣氛下的鹽酸中，0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蝕情況見表3-5-8。

 4. 在氫氟酸中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)在HF酸(suan)中(zhong)，隨(sui)(sui)溫(wen)度(du)升高(gao)，其耐蝕(shi)性下降(jiang)。HF酸(suan)的恒沸點濃度(du)約(yue)為36%,沸點為112℃.更(geng)高(gao)濃度(du)的HF酸(suan)只有通過(guo)無水HF溶于水才(cai)能(neng)獲得。表(biao)3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)在不同濃度(du)、溫(wen)度(du)和(he)不同試驗條件下的結(jie)果。在室溫(wen)HF酸(suan)中(zhong)，此合金(jin)的腐(fu)蝕(shi)速(su)率不超過(guo)0.25mm/a,隨(sui)(sui)溫(wen)度(du)升高(gao)和(he)充(chong)入空(kong)氣0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)的腐(fu)蝕(shi)速(su)率會有所(suo)增加。

  5. 在磷酸(suan)中(zhong)

  磷酸的腐蝕性與磷酸的制取方法關系密切。一般濕法磷酸較普通磷酸具有更大的腐蝕性。這是因為濕法磷酸含有游離的F^-、Cl^-離子和SO₂^-4。圖3-5-9和表3-5-10系0Cr16Ni60Mo16W4合金在各種H3PO4中的試驗結果。由圖表可知，除高溫H₃PO₄外，0Cr16Ni60Mo16W4合金在許多條件下耐蝕性是良好的。試驗還表明，即使在沸騰溫度下的55%H3PO4+0.8%HF的條件下，0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蝕速率也不超過0.75mm/a。表3-5-11系在含HF的磷酸和濕法磷酸中的試驗結果。顯然，0Cr16Ni60Mo16W4合金在這些條件下具有相當好的耐蝕性。特別是在濕法磷酸生產過程中，耐蝕性極佳。

  6. 在亞硫酸中

  亞硫酸的氧化性要高于H₂SO₄.因此，Cr≥15%的0Cr16Ni60Mo16W4合金在該介質中，在任何濃度和溫度下都是耐蝕的。

  7. 在硝酸中

  雖然0Cr16Ni60Mo16W4合金能夠耐室溫下所有濃度的HNO₃或較高溫度下、低濃度的HNO₃,但是，由于許多不銹鋼可耐此種酸的腐蝕而且價格遠比0Cr16Ni60Mo16W4低廉，因此，在耐HNO₃ 材料中一般不選用0Cr16Ni60Mo16W4(除非在耐HNO3的同時，還要求耐一般不銹鋼和低牌號的合金無法解決的腐蝕介質）。

 8. 在含硝酸的(de)混酸中

 HNO₃+HF酸是冶金廠酸洗工藝和核燃料處理工藝中經常遇到的介質。Ni-Cr-Mo合金，包括0Cr16Ni60Mo16W4的耐蝕性隨溫度和介質濃度，特別是混酸中HNO₃濃度的增加而提高。表3-5-12系一些試驗結果。HNO₃+HCl酸的腐蝕性很強，特別是王水（HCl ：HNO₃=3 ：1),當高于室溫時，任何一種Ni-Cr-Mo合金都無法耐蝕，見表3-5-13。

 9. 在(zai)鉻酸中

 鉻酸雖然是(shi)強氧(yang)化性酸，但其(qi)離子化傾(qing)向并不大(da)。因此(ci)，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在中等(deng)溫度(du)的(de)任何濃度(du)下是(shi)耐(nai)蝕(shi)性的(de)。表(biao)3-5-14 列(lie)出了一(yi)些試驗結果。

 10. 在一些有機酸及其(qi)混合物(wu)中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金在(zai)甲酸(suan)、醋(cu)酸(suan)等有(you)機酸(suan)及其混合(he)物中的(de)耐蝕(shi)性見表 3-5-15 ~ 表3-5-20 。顯然，在(zai)所(suo)試驗(yan)的(de)條件下 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金具有(you)非常好(hao)和比較好(hao)的(de)耐腐蝕(shi)性能。

 11. 在鹵素氣體中

  除氟氣(qi)外，0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)耐(nai)干(gan)的氯(lv)、溴、碘的腐蝕(shi)(shi)。當有水(shui)(shui)分存在時(shi)，例如在濕(shi)氯(lv)中，僅能用于≤40℃.在濕(shi)氯(lv)中的試(shi)驗結果見表3-5-21.顯(xian)然，在大多數情況(kuang)下(xia)，Ni-Cr-Mo(W)合金(jin)具有非(fei)常優異的耐(nai)蝕(shi)(shi)性。因而，耐(nai)干(gan)、濕(shi)氯(lv)氣(qi)的腐蝕(shi)(shi)是(shi)高鉬含量的Ni-Cr-Mo(W)耐(nai)蝕(shi)(shi)合金(jin)的一個重要特性。表3-5-22是(shi)在含氯(lv)氣(qi)的水(shui)(shui)溶液(ye)中Ni-Cr-Mo合金(jin)耐(nai)蝕(shi)(shi)性的試(shi)驗結果。

 12. 在(zai)HF氣體中

  0Cr16Ni60Mo16W4合金耐(nai)高溫 HF氣(qi)(qi)腐蝕的性能優良，它可允許在(zai)≤750℃的HF氣(qi)(qi)中使(shi)用，而且氧的存在(zai)對0Cr16Ni60Mo16W4 合金并無明顯影響。國(guo)內一些試(shi)驗結果見圖3-5-11和圖3-5-12。

 13. 晶(jing)間腐(fu)蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金經過600~1150℃敏(min)化處理或(huo)焊接，在(zai)一(yi)些介質，例如鹽(yan)酸(suan)、鉻酸(suan)、碳酸(suan)中會(hui)產生(sheng)晶(jing)間腐蝕(shi)。圖3-5-13系(xi)在(zai)10%沸騰鹽(yan)酸(suan)中的(de)(de)試(shi)驗(yan)結果。由圖可知，此(ci)(ci)合(he)金敏(min)化區(qu)范圍較寬(kuan)。在(zai)此(ci)(ci)區(qu)域內加熱，Cr16Ni60Mo16W4合(he)金不(bu)僅產生(sheng)晶(jing)間腐蝕(shi)，耐蝕(shi)性下(xia)降，而(er)且還(huan)伴隨著嚴(yan)重的(de)(de)脆化傾(qing)向(xiang)。試(shi)驗(yan)表明，隨腐蝕(shi)介質的(de)(de)不(bu)同，此(ci)(ci)合(he)金的(de)(de)敏(min)化溫(wen)度亦(yi)異。

 研究表明，0Cr16Ni60Mo16W4合金產生晶間腐蝕的原因是由于合金在600~1150℃加熱時，有大量碳化物（M₆C、M₂C、M₂₃C₆)和金屬間相（o、Ni7Mo6、μ、P相）沉淀。這些析出相中有的富鉻，有的高鉻，有的既高鉬、又富鉻，它們沿晶界沉淀，導致其周圍鉻、鉬元素貧化。在一些介質作用下，由于貧化區受到優先腐蝕而產生晶間腐蝕。當然，在一些氧化性介質中，0Cr16Ni60Mo16W4合金中碳化物和富鉬相本身的選擇性溶解也是一個原因。

 為了防(fang)止0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金的(de)晶間(jian)腐蝕，采取的(de)措施有選用(yong)適宜的(de)熱處理（見(jian)本節熱處理工藝(yi)）和用(yong)低碳(tan)、低硅(gui)的(de)第二代(dai)(dai)合(he)金00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低碳(tan)、低硅(gui)、降鐵、加鈦和不含鎢的(de)第三(san)代(dai)(dai)合(he)金000Cr16Ni63Mo16Ti (Hastelloy C-4)。

 14. 點蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4和其他高鉻、高鉬的Ni-Cr-Mo型耐蝕合金是最耐點蝕的一類合金。無論是在NaCl、FeCl₃等介質中，還是在易產生點蝕的其他介質中，0Cr16Ni60Mo16W4均具有很好的性能。

三、力學性(xing)能(neng)

  表 3-5-23系 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的(de)室溫和(he)高溫瞬時力學性(xing)能。

四、物(wu)理性能

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的物理(li)常數見表 3-5-24。

五、焊接性(xing)能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊(han)(han)接性(xing)能良好，它可(ke)采用(yong)各種通用(yong)焊(han)(han)接方(fang)法，例如TIG、MIG、電弧焊(han)(han)、電阻(zu)焊(han)(han)等焊(han)(han)接而無特殊(shu)困難。焊(han)(han)接時所用(yong)填絲和焊(han)(han)芯一般與母材相同。

六、冷(leng)熱加工及(ji)成(cheng)型性能

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)冷(leng)加(jia)工并(bing)無特殊困(kun)難。但是(shi)，其熱加(jia)工則(ze)是(shi)鎳基(ji)耐(nai)蝕合(he)金(jin)中較困(kun)難的一種。這并(bing)不是(shi)由(you)于(yu)(yu)其熱塑(su)性低，而(er)是(shi)由(you)于(yu)(yu)變形抗力大(da)，加(jia)工工藝控制要求嚴(yan)格所(suo)致。圖(tu)3-5-14和圖(tu)3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)的熱塑(su)性進行試驗所(suo)取得(de)的結果。顯然，電渣重(zhong)熔冶煉可明顯提高(gao)此合(he)金(jin)的熱塑(su)性。合(he)金(jin)鍛(duan)態(tai)(tai)的熱塑(su)性高(gao)于(yu)(yu)鑄態(tai)(tai)。合(he)金(jin)的熱加(jia)工及熱成(cheng)型溫度以(yi)1000~1200℃為宜。

七、熱處(chu)理工藝(yi)

 適宜的(de)熱處理(li)是使0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)獲(huo)得良好的(de)耐蝕(shi)性(xing)，特(te)別是耐晶間腐蝕(shi)性(xing)能(neng)不可缺(que)少的(de)環(huan)節(jie)。試驗表明(ming)，為了使0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)具(ju)有(you)良好的(de)耐蝕(shi)性(xing)和塑、韌(ren)性(xing)，在(zai)約1218℃加熱后急冷(leng)是需要的(de)，這既包(bao)括(kuo)焊后，也包(bao)括(kuo)熱成型后。但對(dui)于鑄件，則(ze)建議(yi)在(zai)1177℃加熱后急冷(leng)或(huo)空冷(leng)。

八、應用

  0Cr16Ni60Mo16W4合金可制成板、棒、帶、絲材，焊管和鑄件。由于高溫變形抗力大，一般不生產無縫管材。此合金由于在各種氯化物，如濕氯、氧化性氯化物（FeCl₃,CuCl₂等）、氯化物鹽（NaCl、CaCl₂、MgCl₂等），以及含各種氧化性鹽的硫酸、亞硫酸、磷酸，各種有機酸、高溫氟化氫等介質中的良好的耐全面腐蝕和局部腐蝕性能，因此可制造耐這些介質腐蝕的各種容器、管道、閥門、塔、槽等。