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哈氏合金|Hastelloy

哈(ha)氏合(he)金(jin)(jin)是一種鎳(nie)基耐(nai)腐蝕(shi)合(he)金(jin)(jin),主要分(fen)成鎳(nie)-鉻(ge)合(he)金(jin)(jin)與鎳(nie)鉻(ge)鉬合(he)金(jin)(jin)兩大類。哈(ha)氏合(he)金(jin)(jin)具有良好的抗腐蝕(shi)性(xing)和熱穩定性(xing),多用于航空(kong)事業(ye),化(hua)學領域等。哈(ha)氏合(he)金(jin)(jin)(Hastelloy alloy)就是美國哈(ha)氏合(he)金(jin)(jin)國際公司所生產的鎳(nie)基耐(nai)蝕(shi)合(he)金(jin)(jin)的商(shang)業(ye)牌號的統稱。

產品分類 / 用途

00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合金與(yu)前述鎳鉬(mu)耐蝕(shi)合金不(bu)同,是一種有優良耐蝕(shi)性且高溫(wen)高強度(du)、低熱(re)膨脹的沉淀(dian)硬化型耐蝕(shi)、耐熱(re)合金。


  此合金在時效態(這是與固溶態使用的前述各種鎳鉬合金,包括成分相近的Hastelloy B10合金最主要的差別)其室溫到650℃的強度約為固溶態 Hastelloy B和 Hastelloy C-276的2~3倍。在H2SO4、HCl、HF、H3PO4等酸中以及氟化物熔鹽中均具有良好耐蝕性。


一、化學(xue)成分(fen)和組織特點


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合(he)金的化(hua)學成(cheng)分見表3-4-49。從化(hua)學成(cheng)分中可看出,此(ci)合(he)金與(yu)前(qian)述00Mo24Ni60Cr8Fe6 (Hastelloy B10)合(he)金相(xiang)較除(chu)鎳、鉬、鉻近(jin)似外,不僅(jin)含(han)鐵(tie)量低而且(qie)還(huan)含(han)有鈷等元(yuan)素。


                                                                    (00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 化學成分
            合金(jin)名稱   Ni   Mo   Cr   Fe   Co Mn  Si  Al   C   B  Cu
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)
  Haynes 242 
  6524~287.0~9.0≤2.00≤2.5≤0.8≤0.8≤0.5≤0.03≤0.006≤0.5



  此合金固溶態與鎳鉬型耐蝕合金相(xiang)同,但時效后(hou)會有(you)Ni2(Mo,Cr)型金屬間相(xiang)在(zai)基(ji)體上沉淀。由于(yu)此金屬間相(xiang)非常細小,只(zhi)有(you)用電子顯微鏡才(cai)能觀察到(dao)(見圖(tu)3-4-41中(zhong)黑色(se)突出(chu)的(de)質點),此相(xiang)是此合金的(de)強化相(xiang)。


圖 4-41.jpg


二、耐(nai)腐蝕性能


  1. 在酸溶液中


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在各種酸(suan)溶液中(zhong)的試驗結果見表(biao)3-4-50和(he)表(biao)3-4-51 以及圖3-4-42和(he)圖 3-4-43。


表 4-50.jpg

表 4-51.jpg


  2. 在(zai)高(gao)溫氟化氫氣和(he)氯化物熔鹽中的耐蝕性


  由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)(jin)(jin)的(de)高(gao)鉬(mu)量并含(han)有8%Cr,因而(er)在高(gao)溫(wen)HF氣(qi)中和高(gao)溫(wen)氟化物(wu)熔(rong)鹽(KCl-KF-NaF)中的(de)耐(nai)蝕(shi)性較(jiao)其他一(yi)些(xie)耐(nai)蝕(shi)合金(jin)(jin)(jin)為優。在10℃,70%HF 氣(qi)中試驗136h后的(de)結果見表3-4-52。可以看出(chu),0Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)(jin)(jin)的(de)耐(nai)蝕(shi)性優于含(han)~15%Cr的(de)簡(jian)單的(de)鎳(nie)鉻耐(nai)蝕(shi)合金(jin)(jin)(jin)Inconel 600 (0Cr15Ni75Fe),也優于高(gao)鉻量而(er)鉬(mu)量較(jiao)低的(de)鎳(nie)鉻鉬(mu)型(xing)合金(jin)(jin)(jin) Inconel 625和 Hastelloy C-22。


表 4-52.jpg


  3. 高溫抗氮化性


  表(biao)3-4-53列出了在980℃(流動的氨中)試(shi)驗(yan)168小時后的合(he)金(jin)(jin)的表(biao)面(mian)氮(dan)化(hua)情(qing)況。可以看(kan)出,在所試(shi)驗(yan)的合(he)金(jin)(jin)中,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金(jin)(jin)的抗氮(dan)化(hua)性是最好的,這主要是由于(yu)242合(he)金(jin)(jin)中的鎳基(ji)和低鉻量。


表 4-53.jpg


  4. 高溫抗氧化性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在≤815℃下具(ju)有良好的抗(kang)氧(yang)化性,因此在連續(xu)或斷(duan)續(xu)工(gong)作條(tiao)件下不需(xu)要采取任何表面防護措施。


  采用圖3-4-44 的(de)金(jin)相(xiang)法來評定的(de)高(gao)溫抗氧(yang)化性并(bing)得到(dao)表(biao)3-4-54 的(de)結(jie)果。可以看出(chu),在所試(shi)驗條(tiao)件(jian)下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)的(de)抗氧(yang)化性要遠比 Hastelloy B合金(jin)為優,顯然(ran)這主要是與242合金(jin)含有(you)8%Cr且鉬量較低有(you)關(guan)。


圖 4-44.jpg


表 4-54.jpg



三、力學(xue)性(xing)能(neng)


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金的(de)(de)棒材(cai)(cai)(和環件(jian))、熱(re)軋(ya)(ya)板(ban)、冷(leng)軋(ya)(ya)板(ban)材(cai)(cai)固溶(rong)+650℃時(shi)效48小時(shi)的(de)(de)拉伸性能見表(biao)(biao)3-4-55~表(biao)(biao)3-4-57。表(biao)(biao)3-4-58則系此(ci)合(he)金冷(leng)軋(ya)(ya)板(ban)固溶(rong)態、固溶(rong)十(shi)冷(leng)加工、固溶(rong)十(shi)冷(leng)加工十(shi)時(shi)效態的(de)(de)拉伸性能。而圖3-4-45 則系此(ci)合(he)金的(de)(de)瞬時(shi)高溫強(qiang)度與 Hastelloy B和 Hastelloy C-2000 合(he)金的(de)(de)對比試驗結(jie)果。


表 4-55.jpg


表 4-58.jpg


  表3-4-59指出了(le)00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金經(jing)(jing)650℃長期加熱(re)后的(de)抗拉性(xing)能和沖擊性(xing)能,可(ke)以看出,隨650℃加熱(re)時(shi)間的(de)增長,合金的(de)強度提高,塑性(xing)有所(suo)降低,而韌(ren)性(xing)下(xia)降最為明顯(xian),經(jing)(jing)650℃ 8000h加熱(re)后,韌(ren)性(xing)的(de)損失達60%。


表 4-59.jpg


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金(jin)的(de)(de)高溫持久性能見圖3-4-46。可以(yi)看出,在所(suo)試驗的(de)(de)條件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金(jin)的(de)(de)高溫持久強度低于(yu)高溫(熱強)合(he)金(jin)Inconel 718 (0Cr20Ni53Mo3Nb5AlTi),但高于(yu)所(suo)試驗的(de)(de) Hastelloy B等(deng)合(he)金(jin)。




  研究表明,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金時(shi)效態(tai)的(de)強(qiang)度約(yue)為固(gu)溶態(tai)的(de)兩倍,按此時(shi)效態(tai)的(de)高溫強(qiang)度性能此合金可用到≤705℃。


四、冷加工和成(cheng)型性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金固(gu)溶態(tai)與(yu) Hastelloy B10相似,具有良好(hao)的(de)(de)冷、熱加工(gong)(gong)和(he)成型性。熱加工(gong)(gong)溫(wen)(wen)度(du)可(ke)(ke)在(zai)980~1230℃間的(de)(de)較高溫(wen)(wen)度(du)下進行。但(dan)若為了獲(huo)得細晶粒結構,熱加工(gong)(gong)終止溫(wen)(wen)度(du)可(ke)(ke)在(zai)熱加工(gong)(gong)溫(wen)(wen)度(du)范(fan)圍內的(de)(de)下限(xian)溫(wen)(wen)度(du)進行。由于此合金固(gu)溶態(tai)也具有良好(hao)的(de)(de)冷塑性,故(gu)也極易冷加工(gong)(gong)。但(dan)無論是熱加工(gong)(gong)還是冷加工(gong)(gong)材,在(zai)時效前(qian)均需(xu)先進行固(gu)溶處理。


五、熱處理工藝


  除有(you)特殊(shu)要求外,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)(he)金均(jun)需(xu)進行最(zui)終(zhong)熱處(chu)理。熱處(chu)理工藝為925~1120℃加熱保溫后空冷或水冷(高截面尺寸者)。此合(he)(he)金固溶處(chu)理后的時效溫度(du)為650℃x24~48小時保溫后空冷。


六(liu)、焊接性(xing)能


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)具有良(liang)好(hao)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接性(xing)能,合金(jin)在(zai)固溶(rong)狀態(tai)下可采用(yong)(yong)GTAW和(he)GMAW工藝進(jin)行(xing)焊(han)(han)(han)接,建議(yi)采用(yong)(yong)化(hua)學成(cheng)分(fen)匹配的(de)(de)焊(han)(han)(han)絲。由于埋弧焊(han)(han)(han)和(he)氧(乙)炔焊(han)(han)(han)熱輸入(ru)高,不推(tui)薦用(yong)(yong)于焊(han)(han)(han)接此合金(jin)。焊(han)(han)(han)接時層間溫度要(yao)≤95℃.由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)一般系在(zai)固溶(rong)十時效(xiao)態(tai)使(shi)用(yong)(yong),建議(yi)焊(han)(han)(han)后時效(xiao)前(qian)要(yao)進(jin)行(xing)固溶(rong)處理(li),以獲得良(liang)好(hao)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接接頭和(he)母(mu)材整體的(de)(de)性(xing)能。


七(qi)、物(wu)理性能


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金的物理性能見表(biao) 3-4-60。


表 4-60.jpg


八、應用


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)合(he)(he)金作(zuo)為高溫(wen)(耐(nai)熱)合(he)(he)金使(shi)用(yong)(yong)(yong)經固溶+時(shi)效(xiao)處理后可(ke)用(yong)(yong)(yong)于(yu)航(hang)空(kong)和航(hang)天(tian)工業中(zhong)(zhong),若作(zuo)為耐(nai)蝕(shi)合(he)(he)金使(shi)用(yong)(yong)(yong)則為固溶處理態,其用(yong)(yong)(yong)途基本上與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6(Hastelloy B10)合(he)(he)金相似,可(ke)用(yong)(yong)(yong)于(yu)耐(nai)氫氟酸(suan)和耐(nai)氟化(hua)物(wu)熔鹽(yan)的(de)環境中(zhong)(zhong)。由于(yu)此合(he)(he)金具有的(de)高強度(du),已用(yong)(yong)(yong)于(yu)既耐(nai)氟化(hua)物(wu)腐蝕(shi)又要求(qiu)高強度(du)的(de)構件,效(xiao)果(guo)良好(hao)。