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NS 142 (Incoloy 825)

 （0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti ）、NS 142、Incoloy 825合金 是一種用鈦穩定化的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu耐蝕合金。國外稱作 Incoloy 825,也稱作 Ni-O-nel 825或 Ni-O-nel合金。中國國標牌號為GB NS 142。此合金具有良好的耐全面腐蝕和局部腐蝕性能且工藝性能良好，因此，在化學、能源、石油化工、濕法冶金工業中得到了廣泛應用。

一、化學成分和組織特點

 合金(jin)的(de)化學(xue)成分(fen)列于表2-4-66。合金(jin)成分(fen)中的(de)鎳當量(liang)和鉻當量(liang)的(de)平衡關系，決定了此合金(jin)在固(gu)溶條(tiao)件(jian)下為(wei)純(chun)奧(ao)(ao)氏(shi)體組(zu)織。但在中溫(wen)時效時，會(hui)在奧(ao)(ao)氏(shi)體基體和晶間上析出碳化物和金(jin)屬間化合物，這(zhe)些(xie)沉淀(dian)相會(hui)危害合金(jin)的(de)力學(xue)性能和耐蝕(shi)性能。

二、耐腐蝕性(xing)能(neng)

  1. 全面(mian)腐蝕

    ①. 大(da)氣 

        此合金(jin)(jin)耐鄉村、工業和海洋環境的大氣(qi)腐(fu)蝕，但在含(han)氯(lv)化物高的大氣(qi)中(zhong)，尤其是在潮濕的大氣(qi)中(zhong)，此合金(jin)(jin)會產(chan)生很(hen)淺的點蝕，見(jian)表2-4-67。

   ②. 淡(dan)水

    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金耐淡水腐蝕，包括腐蝕性最強的含游離的CO₂、鐵的化合物和氯化物、自然水以及含雜質的各種工業冷卻水，其腐蝕速度通常低于0.0025mm/a.

   ③. 海水(shui) 

    表2-4-68給出了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在(zai)各種(zhong)海水(shui)中的耐蝕(shi)性(xing)。此合金在(zai)高速海水(shui)中耐蝕(shi)，在(zai)靜止和低速海水(shui)中或有污染的海水(shui)條件下(xia)會(hui)產生一定的腐(fu)蝕(shi)。

   ④. 硫酸

    在硫酸中，此合金的耐蝕性大體相當于0Cr22Ni47Mo6.5Cu2Nb2，但使用溫度稍低。圖2-4-45和圖2-4-46以及表2-4-69給出了此合金在通氣純硫酸中的腐蝕試驗結果。在不通氣的純硫酸中，基于大量的實驗室和工廠設備運行經驗的統計規律，0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在50℃以下的所有濃度的酸中的腐蝕速率小于0.15mm/a,具有可靠的耐蝕性；在沸騰溫度，濃度小于40%的硫酸中的腐蝕速率為0.5mm/a,屬于耐蝕范圍；在60%和80%的H₂SO₄中，只能用于65℃以下。在65℃充空氣的硫酸中，當濃度小于20%時，隨濃度的增加對合金的耐蝕性無明顯影響，在40%以上的硫酸中，隨濃度的提高合金的腐蝕加劇，見表2-4-70。

    硫酸在實際應用中，常含有各種雜質，除氯化物雜質外，所含的HNO₃、Fe₂(SO4)₃、CuSO₄、硝酸鹽、過硫酸鹽、高錳酸鹽等均可促進合金鈍化從而減少腐蝕，在此種環境中合金的使用溫度較在純H₂SO₄中可相應提高，見表2-4-71。而氯化物雜質，因其形成HCl將急劇加速合金的腐蝕。

  ⑤. 磷酸

    在試劑級磷酸中，此合金在低于85%的H₃PO₄中，直到沸騰溫度都是耐蝕的，見圖2-4-47和表2-4-72。表2-4-73為此合金在濕法磷酸工廠中的現場試驗數據，在含F-和其他雜質的料漿中0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti亦具有較好的耐蝕性，但不如前述高鉻的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu合金。

   ⑥. 鹽酸(suan) 

   表2-4-74列出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金(jin)在(zai)(zai)不同濃度鹽酸中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)實驗室結果。此(ci)合(he)金(jin)僅在(zai)(zai)室溫的(de)稀酸溶(rong)液中(zhong)(zhong)(zhong)可以使用。實驗表明，充氣加速了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)(zai)鹽酸中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)腐(fu)蝕，例如在(zai)(zai)5mol/L HCl、室溫、N2飽和的(de)條(tiao)件下的(de)腐(fu)蝕速率（72h)僅為(wei)(wei)0.006mm/a,而在(zai)(zai)用空氣飽和的(de)酸中(zhong)(zhong)(zhong)卻為(wei)(wei)0.53mm/a,耐蝕性迅(xun)速下降(jiang)。

   ⑦. 氫(qing)氟酸和(he)氟硅酸

  此合金在氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)中(zhong)(zhong)耐蝕(shi)性(xing)不(bu)佳，僅在少數條件(jian)下具(ju)有(you)中(zhong)(zhong)等耐蝕(shi)性(xing)，一(yi)般不(bu)推(tui)薦在純(chun)氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)中(zhong)(zhong)使用(yong)(yong)。氟(fu)(fu)硅(gui)酸(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)腐蝕(shi)性(xing)較氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)輕，在含(han)有(you)雜質的(de)氟(fu)(fu)硅(gui)酸(suan)(suan)(suan)(suan)中(zhong)(zhong)，此合金耐蝕(shi)性(xing)良好，可以(yi)用(yong)(yong)到60℃。0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氟(fu)(fu)硅(gui)酸(suan)(suan)(suan)(suan)及(ji)含(han)氫(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)介質中(zhong)(zhong)的(de)耐蝕(shi)性(xing)見表2-4-75。

   ⑧. 亞(ya)硫酸

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti耐濕SO₂和亞硫酸溶液的腐蝕，適用范圍很廣，尤其是在含有H₂SO₄的亞硫酸溶液中，此合金的耐蝕性優于含有相同鉻、鉬而不含銅的合金。在亞硫酸和含亞硫酸的介質中的腐蝕數據見表2-4-76。

   ⑨. 硝酸

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金(jin)在沸(fei)(fei)騰溫度(du)的所有(you)濃度(du)的硝(xiao)(xiao)(xiao)酸中(zhong)（包括66%HNO3)具有(you)良(liang)好(hao)的耐(nai)蝕性(xing)。在稀硝(xiao)(xiao)(xiao)酸中(zhong)可以使(shi)用到沸(fei)(fei)點以上的溫度(du)，在室溫發(fa)煙(yan)(yan)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸和70℃加緩(huan)蝕劑(ji)的發(fa)煙(yan)(yan)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸中(zhong)，也呈現(xian)出(chu)較好(hao)的耐(nai)蝕性(xing)。此合金(jin)的耐(nai)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸腐(fu)蝕性(xing)能(neng)見表(biao)2-4-77和表(biao)2-4-78及圖2-4-48。鑒(jian)于(yu)通常的18-8C-Ni不銹(xiu)鋼具有(you)良(liang)好(hao)的耐(nai)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸腐(fu)蝕性(xing)能(neng)，在純HNO3中(zhong)不采(cai)用此合金(jin)。在含有(you)各種(zhong)雜質和添加物的HNO3中(zhong)，OC-21N42M03Cu2Ti呈現(xian)出(chu)良(liang)好(hao)的耐(nai)蝕性(xing)，優(you)于(yu)Cr-Ni奧氏體不銹(xiu)鋼，常被采(cai)用，見表(biao)2-4-79。

   ⑩. 有機(ji)酸(suan)和化合物(wu)

   在(zai)(zai)(zai)有(you)(you)機(ji)酸(suan)和化(hua)合物中，此(ci)合金表(biao)現出(chu)高度的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)，可以在(zai)(zai)(zai)很寬的(de)(de)溫(wen)度范(fan)圍(wei)內應用。在(zai)(zai)(zai)沸騰(teng)溫(wen)度時，除(chu)在(zai)(zai)(zai)10%草酸(suan)中外，在(zai)(zai)(zai)大多數10%的(de)(de)有(you)(you)機(ji)酸(suan)中均耐(nai)蝕，在(zai)(zai)(zai)有(you)(you)機(ji)加工(gong)的(de)(de)過(guo)程中也呈現出(chu)優良的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)，工(gong)廠(chang)試(shi)驗結(jie)果見表(biao) 2-4-81 。

  2. 晶間腐蝕

   在1150~1204℃固溶處(chu)理(li)條件下(xia)對晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)不(bu)敏感，當中溫敏化(hua)(hua)處(chu)理(li)1h時(shi)，如760℃,在晶(jing)(jing)(jing)界上(shang)將出現富鉻(ge)的(de)(de)(de)M23C6沉(chen)淀，進而導致在沸騰65%HNO3中的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。然而在敏化(hua)(hua)前(qian)940℃穩定化(hua)(hua)處(chu)理(li)1小時(shi)，可(ke)防(fang)(fang)止敏化(hua)(hua)引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。圖2-4-49 指(zhi)出了(le)原始(shi)固溶退火狀(zhuang)態(tai)和(he)敏化(hua)(hua)溫度、時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)關系。顯然在65%HNO3的(de)(de)(de)評價試驗中，940℃穩定化(hua)(hua)處(chu)理(li)將延遲在敏感溫度產生晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)所(suo)需的(de)(de)(de)敏化(hua)(hua)時(shi)間(jian)。研究表明，在此(ci)溫度由于易形(xing)成(cheng)TiC,可(ke)防(fang)(fang)止產生大量的(de)(de)(de)M23C6所(suo)引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)界鉻(ge)貧化(hua)(hua)。同時(shi)，由于鉻(ge)的(de)(de)(de)高溫下(xia)擴散(san)也將減少晶(jing)(jing)(jing)界鉻(ge)的(de)(de)(de)貧化(hua)(hua)程度，因此(ci)防(fang)(fang)止或減緩了(le)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)產生。為(wei)此(ci)目的(de)(de)(de)，此(ci)合金的(de)(de)(de)工廠(chang)供貨狀(zhuang)態(tai)可(ke)為(wei)940℃穩定化(hua)(hua)處(chu)理(li)狀(zhuang)態(tai)。

  3. 點腐(fu)蝕

  表2-4-82 列出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在氧(yang)化(hua)性(xing)酸性(xing)氯化(hua)物中的耐點性(xing)能，顯然此合金在此類介質中耐蝕性(xing)欠(qian)佳(jia)。

  4. 應力腐(fu)蝕

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在堿和MgCl₂中的耐應力腐蝕斷裂性能見表2-4-83。

三、力學性(xing)能

    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的(de)室溫(wen)力學性能件(jian)表 2-4-84。

四、物流(liu)性能(neng)

  表2-4-85 為(wei)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金(jin)的(de)物理性能。

五、熱(re)冷加(jia)工及成型性能

  此合金的熱成(cheng)型(xing)(xing)溫(wen)度(du)(du)為927~1065℃,不宜(yi)在晶間腐(fu)蝕敏感溫(wen)度(du)(du)（650℃)下進行成(cheng)型(xing)(xing)操作，如果在高于1065℃成(cheng)型(xing)(xing)，最終成(cheng)型(xing)(xing)應在870~980℃范圍內進行，以獲得良好的耐晶間腐(fu)蝕性能。此合金亦適(shi)于冷(leng)加工成(cheng)型(xing)(xing)，其性能類似Cr-Ni奧氏體不銹鋼。

六、熱處(chu)理(li)工藝(yi)

  此合(he)金適宜的最終(zhong)熱(re)處(chu)(chu)理是(shi)940℃穩定(ding)化處(chu)(chu)理。中間退(tui)火(huo)(huo)溫(wen)度(du)以高(gao)于1050℃固溶軟化退(tui)火(huo)(huo)溫(wen)度(du)為宜。

七、焊(han)接性能

  可以采用(yong)通常的(de)焊(han)(han)接方法焊(han)(han)接，推(tui)薦采用(yong)鎳基焊(han)(han)絲（00Cr22Ni61Mo9Nb)。

八、應用

  由于(yu)此合金的耐蝕適應性廣(guang)(guang)泛(fan)，因此在化學加工(gong)工(gong)業、熱海水和水冶廠(chang)得到(dao)廣(guang)(guang)泛(fan)應用。主要用于(yu)處理熱硫酸、含氯化物溶(rong)液、亞硫酸等環境的熱交換器(qi)(qi)、管(guan)道、閥門、泵等。在造紙工(gong)業的木漿浸取(qu)器(qi)(qi)及深源氣井領域中亦得到(dao)廣(guang)(guang)泛(fan)的應用。