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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金的商业牌号的统称。

                产品分类 / 用途

                0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)


                (0Cr16Ni60Mo16W4)Hastelloy C合金 系20世纪30年代问世的Hastelloy C系列中第一个Ni-Cr-Mo(W)型耐蚀合金。


                一、化学成分和组织特点


                (0Cr16Ni60Mo16W4)Hastelloy C合金的化学成分」见下表


                常用 镍-铬-钼 耐蚀合金的化学成分.jpg


                  此合金主要耐湿氯、各种氧化性氯化物(如氯化铁、氯化铜、氧化汞等)、氯化盐溶液(如氯化钙、氯化镁、氯化铅等)、硫酸与氧化性盐的混合物、亚硫酸、沸腾温度的各种浓度有机酸的腐蚀,以及耐氯化物和海水的点蚀等。


                 根据Ni-Cr-Mo三元△合金相图,此合金仅在≥1150℃时才具有均匀ㄨ的单相固溶体组织。而当温度低于1150℃,特别是在700~1050℃时,此合金中便有大↘量碳化物(M6C、M2C、M23C6)和金属间相(o、μ、P)等析出,不仅导致合金的耐蚀∏性下降,而且还会产生严重的脆化倾向。


                二、耐腐■蚀性能


                 1. 在海水中


                 0Cr16Ni60Mo16W4合金浸入海水中,经10年的试验结果表【明,其腐蚀速率≤0.025mm/a,而且没有点蚀产ω生→。


                 2. 在硫酸中


                (0Cr16Ni60Mo16W4)Hastelloy C 合金在室温下各种浓度︻的H2SO4中,其耐蚀性良好(≤0.025mm/a),而且充人空气对其耐蚀性无¤影响。图3-5-7系0Cr16Ni60Mo16W4合金在H2SO4中试验的结果。显然,在70℃以下的任□ 何浓度H2SO4中,0Cr1Ni60Mo16W4合金均耐蚀。在发烟硫酸中√的试验表明,0Cr16Ni60Mo16W4在一些条件下也耐蚀,见表3-5-7。


                图 5-7.jpg


                表 5-7.jpg



                 3. 在盐酸中


                (0Cr16Ni60Mo16W4)Hastelloy C 合金耐盐酸腐蚀的性♀能虽然低于镍钼合金,但在各种浓度室温盐酸中,腐蚀速率●不高于0.10mm/a;在65℃的盐酸中,腐蚀速率也≤0.5mm/a; 当盐酸◥中充入空气时,耐蚀性只在室温以上的盐酸中才稍有降低。此合金对¤氧的敏感性远远低于镍钼合金,当酸中有FeCl3、CaCl2等氧化性盐时,此合金■的耐全面腐蚀性能稍有降低。图3-5-8系0Cr16Ni60Mo16W4 合金在盐∮酸中进行腐蚀试验的结果。在不同气氛下的盐酸中,0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蚀情况见表3-5-8。


                图 5-8.jpg


                 4. 在氢氟酸中


                 (0Cr16Ni60Mo16W4)Hastelloy C 合金在HF酸中,随温度升ㄨ高,其耐蚀性下降。HF酸的恒沸点浓度约为36%,沸点为112℃.更高浓度的HF酸只有通过】无水HF溶于水才能获得。表3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合金在不▼同浓度、温度和不同试验条件下的结果。在室温HF酸中,此合金的腐蚀速率不超过0.25mm/a,随温度升高和充入空气0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蚀速⊙率会有所增加。


                表 5-8.jpg


                  5. 在磷酸中


                  磷酸的腐蚀性与磷酸的制取方法关系密切。一般湿法磷酸较普通磷酸具有更大的腐蚀性。这是因为湿法磷酸含有游离的F-、Cl-离子和SO2-4。图3-5-9和表3-5-10系0Cr16Ni60Mo16W4合〗金在各种H3PO4中◥的试验结果。由图表可知,除高温H3PO4外,0Cr16Ni60Mo16W4合金在许多条件下耐蚀性是良好的。试验还表明,即使@ 在沸腾温度下的55%H3PO4+0.8%HF的条件下,0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蚀速率也不超过0.75mm/a。表3-5-11系在含HF的╳磷酸和湿法磷酸中的试验结果。显然,0Cr16Ni60Mo16W4合金在这些条件下具有相当好的耐蚀性。特别是在湿法磷酸生产过程中,耐蚀性极佳。


                图 5-9.jpg


                表 5-10.jpg

                  6. 在亚硫酸中


                  亚硫酸的氧化性要高于H2SO4.因此,Cr≥15%的0Cr16Ni60Mo16W4合金在该介质中,在任何浓度和温度下都是耐蚀的。


                  7. 在硝酸中


                  虽然0Cr16Ni60Mo16W4合金能够耐室温下所≡有浓度的HNO3或较高温度下、低浓度的HNO3,但是,由于许多不锈钢可耐此种酸的腐蚀而且价〇格远比0Cr16Ni60Mo16W4低廉,因此,在耐HNO3 材料中一般不选用0Cr16Ni60Mo16W4(除非在耐HNO3的同时,还要求耐一般不锈钢和低牌号的合金无法解决的腐蚀介质)。


                图 5-10.jpg


                 8. 在含硝酸的混酸中


                 HNO3+HF酸是冶金厂酸洗工艺和核燃料处理工艺中经▂常遇到的介质。Ni-Cr-Mo合金,包括0Cr16Ni60Mo16W4的耐蚀性随温度和介质浓度,特别是混酸中HNO3浓度的增加而提高。表3-5-12系一些试验结果▲。HNO3+HCl酸的腐蚀性很强,特别是王水(HCl :HNO3=3 :1),当高于室温时←,任何一种Ni-Cr-Mo合金都无法耐蚀,见表3-5-13。


                表 5-12.jpg


                 9. 在铬酸中


                 铬酸虽然是强氧化性◥酸,但其离子化倾向并不大。因此,(0Cr16Ni60Mo16W4)Hastelloy C 合金在中等温度的任何浓度下是耐蚀性的。表3-5-14 列出了一些试验结果。


                表 5-14.jpg


                 10. 在一些有机酸及♀其混合物中


                 (0Cr16Ni60Mo16W4)Hastelloy C 合金在甲酸、醋酸等有机酸及其混合物中的耐蚀性见表 3-5-15 ~ 表3-5-20 。显然,在所试验的条件下 (0Cr16Ni60Mo16W4)Hastelloy C 合金具有非常好和比较好的耐腐蚀性能。


                表 5-15.jpg


                表 5-18.jpg


                 11. 在卤素气体中


                  除氟气外,0Cr16Ni60Mo16W4合金︼耐干的氯、溴、碘的腐蚀。当有水分存在时,例如在湿氯中,仅能用于≤40℃.在湿氯中的试验结果见表3-5-21.显然,在大∮多数情况下,Ni-Cr-Mo(W)合金具有非常优异的耐蚀性。因而,耐干、湿氯气的腐蚀是高钼含量的Ni-Cr-Mo(W)耐蚀合金的一个重要特性。表3-5-22是在含氯气的水溶◥液中Ni-Cr-Mo合金耐蚀性的试验结◢果。


                表 5-21.jpg


                 12. 在HF气体中


                  0Cr16Ni60Mo16W4合金耐高温 HF气腐蚀的性能优良,它可允许在≤750℃的HF气中使用,而且氧的存在╱对0Cr16Ni60Mo16W4 合金并无明显影响。国内一些试验结果见图3-5-11和图3-5-12。


                图 5-13.jpg


                 13. 晶间腐蚀


                 0Cr16Ni60Mo16W4 合金经过600~1150℃敏化处理或焊接,在一些』介质,例如盐酸、铬酸、碳酸中会产生晶间腐蚀。图3-5-13系在10%沸腾盐酸中的试验结果。由图可知,此合金敏化区范围较宽。在此区域▃内加热,Cr16Ni60Mo16W4合金不仅产生晶间腐蚀,耐蚀性下降,而且还伴随着严重的脆化倾向。试验表明,随腐蚀介质的不同,此▽合金的敏化温度亦异。


                 研究表明,0Cr16Ni60Mo16W4合金产生晶间腐蚀的原因是由于合金在600~1150℃加热时,有大量碳化物(M6C、M2C、M23C6)和金属间相(o、Ni7Mo6、μ、P相)沉淀。这些析出相中有的富铬,有的高铬,有的既高钼、又富铬,它们沿晶界沉∑淀,导致其周围铬、钼元素贫化。在一些介质作用下,由于贫化区受▲到优先腐蚀而产生晶间腐蚀。当然,在一些氧化性介质中,0Cr16Ni60Mo16W4合金中碳化物和富钼相本◣身的选择性溶解也是一个原因。


                 为了防止0Cr16Ni60Mo16W4合金的晶间腐蚀,采取的措施有选用适宜的热处理(见本节热↑处理工艺)和用低碳、低硅的第二代合金00Cr15Ni60Mo16W4(Hastelloy C-276)及低碳、低硅、降铁、加钛和不含钨的第三代合金000Cr16Ni63Mo16Ti (Hastelloy C-4)。


                 14. 点蚀


                 0Cr16Ni60Mo16W4和々其他高铬、高钼的Ni-Cr-Mo型耐蚀合金是最耐点蚀的一类合金。无论是在NaCl、FeCl3等介质中,还是在易产∞生点蚀的其他介质中,0Cr16Ni60Mo16W4均具有很好的性能。


                三、力学性能


                  表 3-5-23系 (0Cr16Ni60Mo16W4)Hastelloy C 合金的室温和高温瞬时力学性能。


                表 5-23.jpg



                四、物理性能


                 (0Cr16Ni60Mo16W4)Hastelloy C 合金的物理常数见表 3-5-24。


                表 5-24.jpg



                五、焊接性能


                  (0Cr16Ni60Mo16W4)Hastelloy C 合金焊接性能良好☆,它可采用各种通用焊接方法,例如TIG、MIG、电弧焊、电阻焊等焊接而无特殊困╲难。焊接时所用填丝和焊芯一般与母材相同。


                六、冷热加工及成◆型性能


                (0Cr16Ni60Mo16W4)Hastelloy C 合金冷加工并无特殊困难。但是,其热加工则是镍基耐蚀合金中较※困难的一种。这并不是由于其热→塑性低,而是由于变形抗力大,加工工艺控制要求严格所致。图3-5-14和图3-5-15系国内对0Cr16Ni60Mo16W4合金的热塑性进行试验所取得的结果。显然,电渣重熔冶炼可明显提高此合金的热塑性。合金锻态的热塑性高于铸态。合金的热√加工及热成型温度以1000~1200℃为宜。


                图 5-14.jpg


                七、热处理工艺


                 适宜的㊣ 热处理是使0Cr16Ni60Mo16W4合金获得良好的耐蚀性,特别是耐晶间腐蚀性能不可缺少的环节。试验表明,为了使0Cr16Ni60Mo16W4合金具有良好的耐蚀性和塑、韧性,在约1218℃加热后★急冷是需要的,这既包括焊后,也包括热成型后。但对于铸件,则建议在1177℃加热后急冷或空ξ冷。


                八、应用


                  0Cr16Ni60Mo16W4合金可制成板〓、棒、带、丝材,焊管和铸件。由于高温变形抗力大,一般不生产无缝管材。此合金由于在各种氯☉化物,如湿氯、氧化性氯化物(FeCl3,CuCl2等)、氯化物盐(NaCl、CaCl2、MgCl2等),以及含各种氧化性盐的硫酸、亚硫酸、磷酸,各种有机酸、高温氟化氢等介质Ψ中的良好的耐全面腐蚀和局部腐蚀性能,因此可制造耐这些介∴质腐蚀的各种容器、管道、阀门、塔、槽等。