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                哈氏合金|Hastelloy

                哈氏合金是一种镍基耐¤腐蚀合金,主要分成镍-铬合金与镍铬钼合金两大类。哈氏合金具有良好的抗▆腐蚀性和热稳定性,多用于航空■事业,化学领域等。哈氏合金(Hastelloy alloy)就是美国哈氏合金国际公司所生产的镍基耐蚀合①金的商业牌号的统称。

                产品分类 / 用途

                00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb Hastelloy G-30


                (00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb)、Hastelloy G30 合金 系在(00Cr22Ni48Mo7Cu2Nb)、Hastelloy G3 合金的基础上提高铬量到30%并降钼和加入适量钨而发展起来的。由于铬量⊙高,此合金的主要耐蚀特点是耐含Cl-、F-的磷酸的性能显著优于00Cr22Ni48Mo7Cu2Nb合金。在硝酸+氢氟酸,硫酸+氢氟酸中也具有优良的耐蚀※性。此合金可用于湿法磷酸工业生产中的蒸发器以及酸洗不锈钢的HNO3+HF的混酸用设备︾和构件。此合金也可用于核燃料生产中的】耐蚀装置。


                一、化学成分和组织特点


                  (00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb)、Hastelloy G30 合金的化学成分见表2-4-46。可以明显々看出,此合金碳量低(≤0.03%)并含约1%Nb,因此,此合金◤铬碳化物析出很少。由于铬量高,此合金中温敏化(例如871℃长期停留)就有σ相沉淀,但由于合金中的铬量虽高,但钼、钨量□相对较低,因此,此合金的热稳定性尚好。


                表 4-46.jpg


                二、耐腐蚀性能


                  1. 全面腐蚀


                  研制 00C30N43Mo5.5W2.5Cu2Nb合金的主要目的是提高合金①在含Cl-、F-的磷酸中的耐蚀∮性,以适应磷肥生产的需求。图2-4-23系此合金在纯磷酸中的等→腐蚀图,图2-4-44和表2-4-47系此合金在工业酸中的耐蚀∩性并与已知的耐工业磷酸(即含Cl-、F-的磷酸)较好的三↓种合金(Hesteloy G3、Senicro-28 和lnconel 625)的比。图2-42-4和图2-4-25则00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb合金在工业磷酸中▲的腐蚀速率与 Hastelloy G3 和 Inconel 625腐蚀速率之比。从表2-4-47 中结果可知,在所』试验条件下,00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb合金的耐蚀性显著优于Hastelloy G、G3及 Inconel 625合金;从图2-4-24 可看出,在⌒ 所试验条件下,Hastelloy G合金的腐蚀速率为00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb 的2倍以上,最高可达10倍;而从图2-4-25中可知,Inconel 625的腐蚀速率则为00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb合金的1.5倍以上,最高也可达10倍。



                图 4-24.jpg

                图 4-25.jpg



                  图 2-4-26~图2-4-28 系 00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb 合金分别在盐▽酸、硝酸、和硫酸中的等腐蚀图。显然,00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb 合金可耐常压下任何温度、任何浓度HNO3 的腐蚀(图2-4-26),而在盐酸≡中,当酸的浓度超过10%后,此合金也仅用于50℃以下才属于耐蚀的范围(图2-4-27).图2-4-28系在硫酸◥中的试验结果,可见,G30合金在温度≤50℃条件下,对▂于各种浓度的硫酸而言都是耐蚀的。


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                  在腐蚀性极强的HNO3+H2SO4、HNO3+HCl、HNO3+HF等混酸介质中,Hastelloy G,G3,G30 等合金的耐蚀性见图24-20~图2-4-31。显然 G30 的耐蚀性既优于∩Hastelloy G3 又优于 Hastelloy  C-276 和 Hastelloy C-22 等镍基耐蚀合金,00Cr30Ni46Mo5W2Cu2Nb在湿法磷酸和磷复肥生产中将是一种最理想的耐蚀结构材料。


                图 4-31.jpg


                  表2-4-48系 00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb 合金在一些酸介质申的腐蚀速率,并与 Hastelloy G3 和 Inconel 625 合金比较的结果。显然,在所试验的条件G30 (00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb)合金腐蚀速率最∏低。


                表 4-48.jpg

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                  2. 晶间腐蚀


                  图2-4-32系在80℃,20%HNO3+6%HF中,时效(敏化)处理对此合金敏化范围的影响。而表2-4-49则指出了Hastelloy G、G3和00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb(G30)合金之间︻时效态腐蚀速率的对比。从图2-4-32中的√结果可知,G30合金较G和G3合金更不易☆敏化,即使经过870℃(<10h)敏化(时效)仍未见敏化的出现。从表2-4-49中的结果可知,随时效时间延长,三种合金的腐蚀速率均有所增长,特别是G和G3合金最为明●显;但最敏感的温度三种合金并不相同。从表2-4-49的结果同样得出晶间腐蚀敏感性仍存在G30<G3<G的顺序。


                图 4-32.jpg


                  3. 点腐蚀


                  在4%NaCl+0.1%Fe2(SO4)3+0.01mol/L HCl,pH为2的溶液中进行点蚀试ξ验,每个温度下试验24小时,测得临界点蚀温度见表2-4-50。


                表 4-49.jpg


                  根据表2-4-50的结果,在50℃的4%NaCl+0.1%Fe2(SO4)3+0.01mol/L HCI溶液全浸48小时后观察,所试验的G30、825、20Cb-3 和 316 不锈钢四种材料中,只有00Cr30N43M05.5W2.5Cu2Nb(G30)未见点蚀,且G30合金的临界点蚀温度可【高达70℃。


                三、力学性能


                  00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb 合金的室温和高温拉伸性能见表2-4-51和表2-4-52。


                表 4-51.jpg


                  表2-4-53和表2-4-54系合金不◥同变形量的冷轧态和冷轧并时效态的拉伸性能和冲击韧性,而表2-4-55则系↘此合金退火(固济)和过(固溶)十时装态的冲击韧性。可以看出,00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb 合金退火(固溶)态不仅强度高,且塑性、韧性优良(横、纵向韧性无㊣差别),但经冷轧、冷轧+500℃时效或固溶再经中温时》效后,此合△金在强度提高的同时,塑、韧性均有较明显下降。


                表 4-53.jpg



                四、冷热加工性◢能


                  00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb合金可进行热加工和热成型,但热加工和热↑成型构件在最终装配、安装使用前,必须先进行固溶◆处理。


                  由于此合金室温下所具有的高塑、韧性,故♂冷加工性、冷成型∴性均良好,但由于强¤度远高于Cr-Ni不锈钢和铬☆、钼、钨』量低的铁镍基合金,故冷加工需更大外力。


                五、热处理工艺


                  此合金固溶处理温〓度为约1177℃,随后水淬或快速冷却。


                六、焊接性能


                  00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb合金焊∑接性良好,可采用GTAW、GMAW和焊条电弧焊等工艺焊接,由于埋弧焊的高热输人且冷却缓慢故不推荐用于焊接此合金。建议采用G30焊丝(ERNiCrMo-11、UNS N06030)进行GMAW和GTAW 工艺㊣ 的焊接:用G30合金的焊条(ENICrMo-11,UNS W86030)进行焊条电弧焊。


                  表 2-4-56 列出了典型╲焊接材料的拉伸性●能。


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                  室温下,典型焊接材料V型缺口的冲击韧性:GTAW 为 144J ,SMAW 为 61J。


                七、物理性能


                  00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb合金的物理性能见表2-4-57。


                表 4-57.jpg


                八、应用


                  由于00Cr30Ni43Mo5.5W2.5Cu2Nb合金○是一种高铬量(>25%)并含有高钼、钨、铜等元素的高☉镍耐蚀合金,因此该合金既可用于制造耐工卐业磷酸的磷酸生产制造过程的蒸发器,又可用于耐硫酸和硝酸+盐酸,硝酸+氢氟酸等混酸的环境中的化工设备和构件。由于此合金不仅含铌且含碳量低(≤0.03%),故可用于各种焊接件且无晶间腐蚀的敏感性。此合金也可用于石油天然气开发中的油、气井套管。