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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合(he)金 系20世(shi)紀30年代問世(shi)的Hastelloy C系列中(zhong)第一個Ni-Cr-Mo(W)型耐蝕合金。

一、化學成分(fen)和組(zu)織特點

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

  此合(he)金主要耐濕氯(lv)(lv)、各(ge)種氧(yang)(yang)化(hua)性氯(lv)(lv)化(hua)物(wu)（如(ru)氯(lv)(lv)化(hua)鐵(tie)、氯(lv)(lv)化(hua)銅、氧(yang)(yang)化(hua)汞等(deng)）、氯(lv)(lv)化(hua)鹽溶液（如(ru)氯(lv)(lv)化(hua)鈣、氯(lv)(lv)化(hua)鎂、氯(lv)(lv)化(hua)鉛等(deng)）、硫酸與氧(yang)(yang)化(hua)性鹽的混合(he)物(wu)、亞硫酸、沸騰溫度(du)的各(ge)種濃度(du)有(you)機酸的腐蝕(shi)，以及耐氯(lv)(lv)化(hua)物(wu)和海水(shui)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、耐腐蝕性能

 1. 在海(hai)水中

 0Cr16Ni60Mo16W4合金浸入海水中，經10年的試驗結(jie)果表明，其(qi)腐蝕(shi)速率≤0.025mm/a,而(er)且沒有點蝕(shi)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(zai)(zai)HF酸(suan)中，隨(sui)溫度升高(gao)，其耐(nai)蝕(shi)性下(xia)降。HF酸(suan)的(de)恒沸(fei)點(dian)濃度約為(wei)36%,沸(fei)點(dian)為(wei)112℃.更高(gao)濃度的(de)HF酸(suan)只有通過無水(shui)HF溶于水(shui)才能獲得。表3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)在(zai)(zai)不(bu)同(tong)濃度、溫度和(he)不(bu)同(tong)試驗條件下(xia)的(de)結果(guo)。在(zai)(zai)室溫HF酸(suan)中，此(ci)合金(jin)的(de)腐蝕(shi)速率(lv)(lv)不(bu)超過0.25mm/a,隨(sui)溫度升高(gao)和(he)充入(ru)空氣0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)的(de)腐蝕(shi)速率(lv)(lv)會有所(suo)增加(jia)。

  5. 在磷酸中

  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(ya)硫酸(suan)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(zai)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(xiao)酸(suan)的混酸(suan)中(zhong)

 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(ge)酸(suan)中

 鉻酸(suan)(suan)雖然是(shi)強氧化性酸(suan)(suan)，但其離子化傾向并不大。因此(ci)，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)在中等溫度的(de)任何濃度下是(shi)耐蝕性的(de)。表3-5-14 列出(chu)了一些試驗結果。

 10. 在一些有機(ji)酸及其混合物中(zhong)

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金在甲(jia)酸(suan)、醋酸(suan)等有機(ji)酸(suan)及其混(hun)合(he)物中的(de)耐(nai)蝕性見表 3-5-15 ~ 表3-5-20 。顯然，在所試驗的(de)條件(jian)下 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金具有非常好和比較(jiao)好的(de)耐(nai)腐(fu)蝕性能。

 11. 在鹵素氣體中

  除(chu)氟氣外，0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)(jin)耐(nai)干的(de)(de)(de)(de)氯(lv)(lv)、溴(xiu)、碘(dian)的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)。當有(you)水(shui)分存在(zai)時(shi)，例(li)如在(zai)濕氯(lv)(lv)中，僅能用于≤40℃.在(zai)濕氯(lv)(lv)中的(de)(de)(de)(de)試驗(yan)結(jie)果見表3-5-21.顯(xian)然(ran)，在(zai)大多數(shu)情(qing)況(kuang)下，Ni-Cr-Mo(W)合(he)金(jin)(jin)具有(you)非常優異的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)。因而，耐(nai)干、濕氯(lv)(lv)氣的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)是高鉬含(han)量的(de)(de)(de)(de)Ni-Cr-Mo(W)耐(nai)蝕(shi)合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)一個重要特性(xing)。表3-5-22是在(zai)含(han)氯(lv)(lv)氣的(de)(de)(de)(de)水(shui)溶液中Ni-Cr-Mo合(he)金(jin)(jin)耐(nai)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)試驗(yan)結(jie)果。

 12. 在HF氣體中

  0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)耐高(gao)溫 HF氣(qi)腐(fu)蝕的性能優良，它(ta)可允(yun)許在(zai)≤750℃的HF氣(qi)中(zhong)使用，而(er)且氧的存在(zai)對0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)并無明顯(xian)影(ying)響(xiang)。國內一些試驗結果見圖3-5-11和(he)圖3-5-12。

 13. 晶間腐蝕(shi)

 0Cr16Ni60Mo16W4 合金經過600~1150℃敏化處理或焊(han)接，在一些(xie)介(jie)質，例(li)如鹽酸、鉻酸、碳酸中會產生晶間腐蝕(shi)(shi)。圖3-5-13系在10%沸騰鹽酸中的試驗結果。由圖可知(zhi)，此(ci)合金敏化區(qu)范圍較寬。在此(ci)區(qu)域(yu)內加熱，Cr16Ni60Mo16W4合金不僅產生晶間腐蝕(shi)(shi)，耐蝕(shi)(shi)性下(xia)降，而且(qie)還伴隨著嚴重的脆化傾向。試驗表(biao)明，隨腐蝕(shi)(shi)介(jie)質的不同，此(ci)合金的敏化溫度亦異。

 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(wei)了防(fang)止0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)的(de)晶(jing)間腐(fu)蝕，采取的(de)措(cuo)施有(you)選用適(shi)宜的(de)熱處理（見本節(jie)熱處理工藝）和(he)用低(di)碳(tan)、低(di)硅(gui)的(de)第(di)二代合(he)(he)金(jin)00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低(di)碳(tan)、低(di)硅(gui)、降鐵(tie)、加(jia)鈦(tai)和(he)不(bu)含鎢的(de)第(di)三代合(he)(he)金(jin)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、力學性能

  表 3-5-23系(xi) （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的室溫和高溫瞬時力學(xue)性能。

四(si)、物理性能(neng)

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的物理常(chang)數見表(biao) 3-5-24。

五(wu)、焊接性(xing)能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊(han)(han)(han)接性能良(liang)好，它(ta)可(ke)采(cai)用(yong)各種通用(yong)焊(han)(han)(han)接方法，例如TIG、MIG、電弧焊(han)(han)(han)、電阻(zu)焊(han)(han)(han)等焊(han)(han)(han)接而無特殊困難(nan)。焊(han)(han)(han)接時所用(yong)填絲(si)和(he)焊(han)(han)(han)芯一(yi)般與母材相同。

六、冷熱加工及成型(xing)性能

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)(jin)冷加(jia)工并無(wu)特(te)殊困難。但是(shi)，其(qi)熱加(jia)工則(ze)是(shi)鎳基耐蝕合金(jin)(jin)中(zhong)較困難的一種。這并不是(shi)由于(yu)其(qi)熱塑(su)性低(di)，而(er)是(shi)由于(yu)變形抗力大，加(jia)工工藝控制(zhi)要求嚴格所致。圖(tu)3-5-14和(he)圖(tu)3-5-15系(xi)國內(nei)對0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)的熱塑(su)性進行試驗(yan)所取(qu)得(de)的結果。顯然，電渣(zha)重熔冶煉可明顯提高此合金(jin)(jin)的熱塑(su)性。合金(jin)(jin)鍛態(tai)的熱塑(su)性高于(yu)鑄態(tai)。合金(jin)(jin)的熱加(jia)工及熱成型(xing)溫度以1000~1200℃為宜。

七、熱(re)處理工藝

 適(shi)宜的(de)(de)(de)熱(re)(re)處理是(shi)使0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金獲得良(liang)好的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)，特別是(shi)耐(nai)晶間腐蝕(shi)性(xing)能(neng)不可缺少(shao)的(de)(de)(de)環節。試驗(yan)表明，為了(le)使0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金具有(you)良(liang)好的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)和塑、韌性(xing)，在約1218℃加熱(re)(re)后(hou)急(ji)冷是(shi)需要的(de)(de)(de)，這既(ji)包(bao)括焊后(hou)，也(ye)包(bao)括熱(re)(re)成(cheng)型后(hou)。但對于鑄件(jian)，則建(jian)議在1177℃加熱(re)(re)后(hou)急(ji)冷或空(kong)冷。

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。