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  • 哈氏合金|Hastelloy

    哈氏合金是一種鎳基耐腐蝕合金,主要分成鎳-鉻合金與鎳鉻鉬合金兩大類。哈氏合金具有良好的抗腐蝕性和熱穩(wěn)定性,多用于航空事業(yè),化學(xué)領(lǐng)域等。哈氏合金(Hastelloy alloy)就是美國哈氏合金國際公司所生產(chǎn)的鎳基耐蝕合金的商業(yè)牌號的統(tǒng)稱。

    產(chǎn)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系列合金中最新的一種耐蝕合金。


      發(fā)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(nèi)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(wěn)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(yōu)越性。此合金實際上相當于在前述合金59(00Cr23Ni59Mo16)基礎(chǔ)上加入了少量銅。


    一、化學(xué)成分和組織特點


    (00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金的化學(xué)成分見表。


    常用 鎳-鉻-鉬 耐蝕合金的化學(xué)成分.jpg


      00Cr23Ni59Mo16Cu1.6 合金固溶態(tài)同樣系具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)的奧氏體組織,而在中溫加熱(敏化、時效)態(tài),會有碳化物和金屬間相析出。研究表明,由于銅的加入,銅會促進μ相的沉淀,因此中溫加熱態(tài)00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金中的μ相要較不含銅的合金59(00Cr23Ni59Mo16)稍多。


    二、耐腐蝕性能


      1. 全面腐蝕


      圖3-5-56~圖3-5-61系00Cr23Ni59M016Cu1.6合金在硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸、氫溴酸、氫氟酸等酸中的等腐蝕圖??梢钥闯觯瑹o論在氧化性酸還是在還原性酸中,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金均具有相當寬的耐蝕范圍。


    圖 5-56.jpg




      國內(nèi)在20世紀80年代的一個偶然機會研究了微量銅對Ni-18Cr-16Mo合金耐 HF酸腐蝕性能的影響,指出即使合金中僅含有微量銅(約0.20%Cu),其耐HF酸的性能便會急劇提高,從不耐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)槟臀g(見圖3-5-62).進一步試驗證實,這是由于合金中銅在表面富集的結(jié)果。圖3-5-63和圖3-5-64 系含銅達1.6%的 Hastelloy C-2000在HF酸中的耐蝕性與 Monel 400、Hastelloy B3和Haynes 244等合金的比較,同樣可看出銅的有益作用,在所試驗的條件下,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6的耐氫氟酸性能既優(yōu)于Monel 400,也優(yōu)于Hastelloy B3和242合金。


    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(zhì)中的耐蝕性比較。而圖3-5-65則系在代表還原性酸介質(zhì)的93℃,60%H2SO4和代表氧化性酸介質(zhì)的ASTM G28溶液中C-2000合金與現(xiàn)有C系列合金牌號應(yīng)用范圍的對比。


    圖 5-65.jpg


      2. 晶間腐蝕


      表3-5-77 系經(jīng) 871℃不同時間敏化后,在標準ASTM G28A 和 ASTM G28B兩種介質(zhì)條件下,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的腐蝕率與其他合金的比較;圖3-5-66則系此合金不同溫度經(jīng)3min敏化后按標準 ASTM G28A 法檢驗00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的晶界穿透深度并與其他合金的比較。可以明顯看出,僅在ASTM G28A試驗條件下,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的耐晶間腐蝕性能才顯著優(yōu)于C-276和C-22、686等合金。


    表 5-77.jpg


     3. 應(yīng)力腐蝕、點蝕和縫隙腐蝕


      (00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金的耐應(yīng)力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕性能的試驗結(jié)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(jié)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(yīng)力腐蝕性能不僅遠優(yōu)于不銹鋼,而且也優(yōu)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(yōu)于C-22合金。


    表 5-78.jpg


    三、力學(xué)性能


     (00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金的力學(xué)性能與 Hastelloy C系列中的其他合金并無顯著差別。表3-5-80系此合金的室溫力學(xué)性能,圖3-5-69則系它的高溫瞬時強度。






    四、冷、熱加工性能


      00Cr23Ni59Mo16Cu1.6 合金冷、熱加工性,成型性等與前述Ni-Cr-Mo型合金,例如 Hastelloy C-276和合金59 沒有顯著差別。因此,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的冷、熱加工和成型性都可參閱C-276和合金59的有關(guān)數(shù)據(jù)。


    五、焊接性能


    (00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金的焊接性與 Hastelloy C-276 合金的焊接性相似,建議采用手工電弧焊(SMAW)、鎢極氬弧焊(GTAW)和氣體保護焊(GMAW),但不推薦用氧乙炔焊和埋弧焊。多層焊接時,層間溫度應(yīng)≤95℃.當用氣體保護焊,保護氣體中含氧量超過1%時,每道次焊后建議必須對焊縫表面進行適量打磨。






    六、熱處理工藝


      (00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金同樣是采用固溶處理,適宜加熱溫度約1150℃,保溫后水冷,對Ni-Cr-Mo型合金而言,焊后消除應(yīng)力不能在敏化溫度圍內(nèi)進行,為了消除殘余應(yīng)力也必須進行固溶處理。


    七、物理性能


      00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的物理性能見表3-5-84。


    表 5-84.jpg


    八、應(yīng)用


      此合金既耐氧化性酸又耐還原性酸而且耐應(yīng)力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕等性能也相當優(yōu)良,其綜合性能優(yōu)于目前應(yīng)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(xiàn)-、Cl-的混酸中。此合金適于制造各種形式的耐蝕裝置和構(gòu)件,包括塔、槽、反應(yīng)器、換熱器、管線和管件以及鍛件、泵、閥等。此合金可生產(chǎn)各種冶金產(chǎn)品。




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