高(gao)溫合(he)(he)金(jin)是(shi)指以鐵、鎳、鈷為基(ji),能(neng)在600℃以上的(de)高(gao)溫下抗(kang)氧化、耐腐蝕,并能(neng)在一定應力作用下長期工作的(de)一類金(jin)屬材料,具有(you)優異的(de)高(gao)溫強度,良(liang)好的(de)抗(kang)氧化和(he)抗(kang)熱(re)腐蝕性能(neng),良(liang)好的(de)疲勞性能(neng)、斷裂韌性等綜合(he)(he)性能(neng),又被稱為“超合(he)(he)金(jin),”主要應用于航空(kong)、航天(tian)、艦(jian)船、車(che)輛、工業燃(ran)機和(he)能(neng)源(yuan)領域(yu)。
Hastelloy C-276合金中外牌號: 美國UNS:N10276 ,德國DIN: NiMo16Cr15W W-Nr: 2.4819 中國GB/T: NS 334 英國BS: NA 17D 化學成分標號:00Cr16Ni60Mo16W4
(00Cr16Ni60Mo16W4 )Hastelloy C-276 合金于1965年問世,1970年后采用爐外精煉工藝(AOD,VOD)進行生產,以獲得超低碳(C ≤ 0.02% )和高純度的合金內在質量。為了降低0Cr16Ni60Mo16W4合金的焊后和熱成型后晶間腐蝕的敏感性和脆性,克服Hastelloy C合金焊接后或熱成型后尚需要進行固溶處理的嚴重缺點,除降低碳含量(C ≤ 0.02% )外,還降低了合金中的硅含量到≤ 0.08%。降低碳含量可減少合金中的碳化物析出的數量;降低硅含量可減少合金中金屬間相的沉淀數量,從而達到提高合金耐晶間腐蝕性能的目的。與此同時,合金的塑性、韌性和加工成型也有極大的改善。
一、化學成分
00Cr16Ni60Mo16W4 合金化學成分見(jian)下表,其特(te)點是(shi)低(di)碳、低(di)硅。
Hastelloy C-276 ( GB NS 334 )合金的化學成分 | ||||||||||||
元素名稱 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | W | Fe | Co | V |
含量 | ≤0.02 | ≤0.08 | ≤1.0 | ≤0.04 | ≤0.03 | 14.5~16.5 | ≥57 | 15.0~17.0 | 3.0~4.5 | 4.0~7.0 | ≤2.5 | ≤0.035 |
二、耐蝕性(xing)能
1. 全面(mian)腐蝕(shi)
一般情況(kuang)0Cr16Ni60Mo16W4的(de)(de)腐蝕數據對00Cr16Ni60Mo16W4也是(shi)適(shi)用的(de)(de)。表3-5-26和圖3-5-16~圖3-5-21列出了該合(he)金(jin)本(ben)身進行腐蝕試驗所取得(de)的(de)(de)結果。顯然,00Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)固溶態的(de)(de)耐蝕特點與0Cr16Ni60Mo16W4完全一致(zhi)。因(yin)此,前述 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)的(de)(de)耐蝕性結果仍可適(shi)用于00Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)。
2. 局部(bu)腐蝕
試驗表明,00Cr16Ni60Mo16W4 合金的晶間腐蝕敏感性遠比0Cr16Ni60Mo16W4低。但是,當在600~1150℃敏化或焊后冷卻時,此合金中仍有二次碳化物和一些金屬間相析出,因而在某些介質條件下仍然影響00Cr16Ni60Mo16W4 合金在焊接用途的使用。在5%FeCl3+10%NaCl溶液中,室溫下試驗72h,00Cr16Ni60Mo16W4合金無論是焊態、固溶態,還是焊后熱處理態均無點蝕產生。表3-5-27系在一些介質中,00Cr16Ni60Mo16W4 合金耐點蝕試驗結果。
在10%FeCl3 中進行的縫隙腐蝕試驗結果標準,00Cr16Ni60Mo16W4 耐縫隙腐蝕性能也是較好的。
3. 加(jia)速腐蝕(shi)試驗
加速(su)腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗(yan)是(shi)為了迅(xun)速(su)確定 Hastelloy C-276合(he)金的耐蝕(shi)(shi)性是(shi)否滿足工廠實(shi)際腐(fu)蝕(shi)(shi)環境的需要。加速(su)腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗(yan)所選用的介質一般要較實(shi)際使用條件更加苛刻。對鎳鉻(ge)鉬型耐蝕(shi)(shi)合(he)金而言,按規定要進(jin)行(xing)鹽(yan)酸彎曲試驗(yan)和硫酸鐵試驗(yan)。
鹽酸彎(wan)曲(qu)(qu)試驗系10%沸騰HCI酸中試驗24小時,然后(hou)將試樣(yang)彎(wan)曲(qu)(qu)180°。焊接試樣(yang)則要求垂直于(yu)(yu)焊縫方向彎(wan)曲(qu)(qu),且彎(wan)曲(qu)(qu)中部位要位于(yu)(yu)熱(re)影響區。彎(wan)曲(qu)(qu)后(hou)的試樣(yang)在放大10倍下(xia)觀察(cha)有(you)無晶間(jian)開裂(lie)現象。
硫酸鐵試驗系在50%H2SO4+42g/LFe2(SO4)3沸騰溶液中試驗24h。若有晶間腐蝕存在,則試樣的腐蝕會加速。對于Hastelloy C-276合金,可允許的最高腐蝕速率為1.02mm/月或12.24mm/a。
三、力(li)學性(xing)能
表(biao) 3-5-29 系 00Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)的(de)(de)室溫(wen)(wen)(wen)和高溫(wen)(wen)(wen)瞬(shun)時(shi)力學(xue)性(xing)能。表(biao) 3-5-30 則(ze)系焊接金(jin)屬(shu)的(de)(de)力學(xue)性(xing)能。 表(biao) 3-5-31 和 表(biao) 3-5-32 分別為不(bu)同熱(re)處理(li)條件下的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)沖(chong)擊(ji)性(xing)能和室溫(wen)(wen)(wen)硬度(du)。
四、物理性能(neng)
00Cr16Ni60Mo16W4 合金的物理性能件下表(biao)
五、焊接性能(neng)
Hastelloy C-276合金焊(han)(han)接性(xing)能良好,可以采(cai)用(yong)通用(yong)的焊(han)(han)接方法進行焊(han)(han)接無特(te)殊困難(nan)。而TIG、MIG和手工電(dian)弧焊(han)(han)則是最常(chang)用(yong)的。但當用(yong)于(yu)耐蝕用(yong)途時,不推薦選用(yong)乙炔焊(han)(han)方法。焊(han)(han)接過(guo)程中要防止熱輸入過(guo)大,對(dui)于(yu)埋弧焊(han)(han)更應特(te)別注意(yi)。
六、冷(leng)熱加工及成型性(xing)能
0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)(jin)(jin)冷加(jia)工(gong)并無特殊困難。但是,其熱(re)加(jia)工(gong)則是鎳基耐(nai)蝕合金(jin)(jin)(jin)(jin)中較困難的(de)一種。這(zhe)并不是由(you)于(yu)(yu)(yu)其熱(re)塑性低(di),而是由(you)于(yu)(yu)(yu)變形抗(kang)力大,加(jia)工(gong)工(gong)藝控制要求嚴格(ge)所致。圖3-5-14和圖3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)熱(re)塑性進行試(shi)驗所取得的(de)結果。顯然,電渣重熔冶煉可明顯提高此合金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)熱(re)塑性。合金(jin)(jin)(jin)(jin)鍛(duan)態的(de)熱(re)塑性高于(yu)(yu)(yu)鑄態。合金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)熱(re)加(jia)工(gong)及(ji)熱(re)成(cheng)型溫度以1000~1200℃為(wei)宜。
七、熱處(chu)理
在沒有特(te)殊規定和要求的情況下(xia),Hastelloy C-276合(he)金(jin)進行固(gu)溶處(chu)理,即在1121℃下(xia)加熱(re)后急冷。在此種狀態下(xia),Hastelloy C-276合(he)金(jin)才具有最佳的耐蝕(shi)、力學綜合(he)性能(neng)。
八、應(ying)用
Hastelloy C-276合(he)金在冶金廠可生產板、管、絲、帶、棒材以(yi)及(ji)鍛件(jian)和(he)(he)鑄件(jian)。此合(he)金由于在氯化(hua)物以(yi)及(ji)含各(ge)種(zhong)有機酸的(de)(de)硫酸、亞(ya)硫酸、磷酸、各(ge)種(zhong)有機酸、高溫(wen)氟化(hua)氫等介(jie)質(zhi)中(zhong)的(de)(de)良好(hao)的(de)(de)耐全面(mian)腐(fu)蝕和(he)(he)局部腐(fu)蝕性能(neng),因(yin)此可制造耐這些介(jie)質(zhi)腐(fu)蝕的(de)(de)各(ge)種(zhong)容器、管道、閥門(men)、塔、槽等。