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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金(jin) 系(xi)20世紀30年代(dai)問世的Hastelloy C系(xi)列中第一個Ni-Cr-Mo(W)型耐蝕合金。

一、化學成分和組織(zhi)特點

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金(jin)的化學成分見下表

  此合金主(zhu)要(yao)耐濕氯(lv)(lv)、各種氧化(hua)(hua)性氯(lv)(lv)化(hua)(hua)物(wu)(wu)（如氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鐵、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)銅(tong)、氧化(hua)(hua)汞等）、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鹽溶液（如氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鈣、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鎂、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鉛等）、硫(liu)酸(suan)與氧化(hua)(hua)性鹽的混合物(wu)(wu)、亞硫(liu)酸(suan)、沸騰(teng)溫度(du)的各種濃度(du)有機酸(suan)的腐蝕，以及耐氯(lv)(lv)化(hua)(hua)物(wu)(wu)和海水的點蝕等。

 根據Ni-Cr-Mo三元合金相圖，此合金僅在≥1150℃時才具有均勻的單相固溶體組織。而當溫度低于1150℃,特別是在700~1050℃時，此合金中便有大量碳化物（M₆C、M₂C、M₂₃C₆)和金屬間相（o、μ、P)等析出，不僅導致合金的耐蝕性下降，而且還會產生嚴重的脆化傾向。

二、耐(nai)腐(fu)蝕性能(neng)

 1. 在海水中

 0Cr16Ni60Mo16W4合金浸入(ru)海水中，經(jing)10年(nian)的試驗結果表明(ming)，其腐蝕速率≤0.025mm/a,而且沒有點(dian)蝕產生(sheng)。

 2. 在硫酸(suan)中

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在室溫下各種濃度的H₂SO₄中，其耐蝕性良好（≤0.025mm/a),而且充人空氣對其耐蝕性無影響。圖3-5-7系0Cr16Ni60Mo16W4合金在H₂SO₄中試驗的結果。顯然，在70℃以下的任何濃度H₂SO₄中，0Cr1Ni60Mo16W4合金均耐蝕。在發煙硫酸中的試驗表明，0Cr16Ni60Mo16W4在一些條件下也耐蝕，見表3-5-7。

 3. 在鹽(yan)酸中

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金耐鹽酸腐蝕的性能雖然低于鎳鉬合金，但在各種濃度室溫鹽酸中，腐蝕速率不高于0.10mm/a;在65℃的鹽酸中，腐蝕速率也≤0.5mm/a; 當鹽酸中充入空氣時，耐蝕性只在室溫以上的鹽酸中才稍有降低。此合金對氧的敏感性遠遠低于鎳鉬合金，當酸中有FeCl₃、CaCl₂等氧化性鹽時，此合金的耐全面腐蝕性能稍有降低。圖3-5-8系0Cr16Ni60Mo16W4 合金在鹽酸中進行腐蝕試驗的結果。在不同氣氛下的鹽酸中，0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蝕情況見表3-5-8。

 4. 在(zai)氫氟酸中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)在HF酸中(zhong)(zhong)，隨溫(wen)度(du)(du)升高，其耐蝕(shi)(shi)性下降(jiang)。HF酸的恒(heng)沸(fei)點(dian)濃度(du)(du)約為(wei)36%,沸(fei)點(dian)為(wei)112℃.更高濃度(du)(du)的HF酸只(zhi)有通過無(wu)水(shui)HF溶于水(shui)才能獲(huo)得。表(biao)3-5-9系(xi)0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)在不同濃度(du)(du)、溫(wen)度(du)(du)和不同試驗條件下的結果。在室溫(wen)HF酸中(zhong)(zhong)，此合金(jin)的腐蝕(shi)(shi)速率(lv)不超過0.25mm/a,隨溫(wen)度(du)(du)升高和充入空(kong)氣0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)的腐蝕(shi)(shi)速率(lv)會(hui)有所增加。

  5. 在磷(lin)酸(suan)中

  磷酸的腐蝕性與磷酸的制取方法關系密切。一般濕法磷酸較普通磷酸具有更大的腐蝕性。這是因為濕法磷酸含有游離的F^-、Cl^-離子和SO₂^-4。圖3-5-9和表3-5-10系0Cr16Ni60Mo16W4合金在各種H3PO4中的試驗結果。由圖表可知，除高溫H₃PO₄外，0Cr16Ni60Mo16W4合金在許多條件下耐蝕性是良好的。試驗還表明，即使在沸騰溫度下的55%H3PO4+0.8%HF的條件下，0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蝕速率也不超過0.75mm/a。表3-5-11系在含HF的磷酸和濕法磷酸中的試驗結果。顯然，0Cr16Ni60Mo16W4合金在這些條件下具有相當好的耐蝕性。特別是在濕法磷酸生產過程中，耐蝕性極佳。

  6. 在亞(ya)硫酸中

  亞硫酸的氧化性要高于H₂SO₄.因此，Cr≥15%的0Cr16Ni60Mo16W4合金在該介質中，在任何濃度和溫度下都是耐蝕的。

  7. 在硝酸中

  雖然0Cr16Ni60Mo16W4合金能夠耐室溫下所有濃度的HNO₃或較高溫度下、低濃度的HNO₃,但是，由于許多不銹鋼可耐此種酸的腐蝕而且價格遠比0Cr16Ni60Mo16W4低廉，因此，在耐HNO₃ 材料中一般不選用0Cr16Ni60Mo16W4(除非在耐HNO3的同時，還要求耐一般不銹鋼和低牌號的合金無法解決的腐蝕介質）。

 8. 在(zai)含(han)硝酸的混酸中

 HNO₃+HF酸是冶金廠酸洗工藝和核燃料處理工藝中經常遇到的介質。Ni-Cr-Mo合金，包括0Cr16Ni60Mo16W4的耐蝕性隨溫度和介質濃度，特別是混酸中HNO₃濃度的增加而提高。表3-5-12系一些試驗結果。HNO₃+HCl酸的腐蝕性很強，特別是王水（HCl ：HNO₃=3 ：1),當高于室溫時，任何一種Ni-Cr-Mo合金都無法耐蝕，見表3-5-13。

 9. 在鉻酸中

 鉻(ge)酸雖然是強氧化性(xing)酸，但其離子化傾(qing)向并不(bu)大。因此，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在(zai)中等溫度(du)的(de)任何濃度(du)下是耐蝕性(xing)的(de)。表3-5-14 列出了(le)一些試(shi)驗結果。

 10. 在一些有機酸及其混(hun)合(he)物中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在(zai)(zai)甲酸、醋酸等有機酸及其混合物中的(de)耐蝕(shi)性見表 3-5-15 ~ 表3-5-20 。顯然，在(zai)(zai)所(suo)試驗的(de)條件下 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金具有非常(chang)好和比較好的(de)耐腐蝕(shi)性能。

 11. 在鹵素氣體中

  除氟氣(qi)外，0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)耐干的(de)(de)氯(lv)、溴、碘的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。當有水分存在(zai)時，例(li)如在(zai)濕氯(lv)中(zhong)，僅能用于≤40℃.在(zai)濕氯(lv)中(zhong)的(de)(de)試(shi)驗(yan)結果見表3-5-21.顯然，在(zai)大多數情況下，Ni-Cr-Mo(W)合金(jin)具(ju)有非常(chang)優(you)異的(de)(de)耐蝕(shi)性。因而，耐干、濕氯(lv)氣(qi)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)是高鉬(mu)含量的(de)(de)Ni-Cr-Mo(W)耐蝕(shi)合金(jin)的(de)(de)一個重(zhong)要特性。表3-5-22是在(zai)含氯(lv)氣(qi)的(de)(de)水溶液中(zhong)Ni-Cr-Mo合金(jin)耐蝕(shi)性的(de)(de)試(shi)驗(yan)結果。

 12. 在HF氣體中

  0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金耐高溫 HF氣腐(fu)蝕的性能優(you)良，它可允許在≤750℃的HF氣中使用(yong)，而且(qie)氧的存在對0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金并(bing)無明顯影響。國內一些試(shi)驗結(jie)果見(jian)圖3-5-11和圖3-5-12。

 13. 晶間腐蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)(he)金(jin)經過600~1150℃敏化處理或(huo)焊(han)接，在一些介質(zhi)，例(li)如鹽酸(suan)、鉻酸(suan)、碳(tan)酸(suan)中會產生晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)。圖3-5-13系在10%沸騰鹽酸(suan)中的試驗(yan)結(jie)果。由(you)圖可知(zhi)，此(ci)合(he)(he)金(jin)敏化區范圍較(jiao)寬(kuan)。在此(ci)區域內加(jia)熱，Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)不(bu)僅產生晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)，耐蝕(shi)性下(xia)降，而且還伴隨(sui)著嚴重的脆化傾向。試驗(yan)表明，隨(sui)腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)的不(bu)同(tong)，此(ci)合(he)(he)金(jin)的敏化溫度(du)亦異。

 研究表明，0Cr16Ni60Mo16W4合金產生晶間腐蝕的原因是由于合金在600~1150℃加熱時，有大量碳化物（M₆C、M₂C、M₂₃C₆)和金屬間相（o、Ni7Mo6、μ、P相）沉淀。這些析出相中有的富鉻，有的高鉻，有的既高鉬、又富鉻，它們沿晶界沉淀，導致其周圍鉻、鉬元素貧化。在一些介質作用下，由于貧化區受到優先腐蝕而產生晶間腐蝕。當然，在一些氧化性介質中，0Cr16Ni60Mo16W4合金中碳化物和富鉬相本身的選擇性溶解也是一個原因。

 為了(le)防止(zhi)0Cr16Ni60Mo16W4合金的(de)(de)晶間腐蝕，采取(qu)的(de)(de)措(cuo)施有選用(yong)適宜的(de)(de)熱處理(li)（見本(ben)節熱處理(li)工藝）和用(yong)低(di)碳、低(di)硅(gui)的(de)(de)第(di)二(er)代合金00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及(ji)低(di)碳、低(di)硅(gui)、降鐵(tie)、加(jia)鈦和不含鎢的(de)(de)第(di)三代合金000Cr16Ni63Mo16Ti (Hastelloy C-4)。

 14. 點蝕(shi)

 0Cr16Ni60Mo16W4和其他高鉻、高鉬的Ni-Cr-Mo型耐蝕合金是最耐點蝕的一類合金。無論是在NaCl、FeCl₃等介質中，還是在易產生點蝕的其他介質中，0Cr16Ni60Mo16W4均具有很好的性能。

三、力學性(xing)能

  表 3-5-23系 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的室溫和高(gao)溫瞬時(shi)力學性能。

四、物理性能

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的物理(li)常數(shu)見表 3-5-24。

五、焊接性能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊(han)(han)(han)接(jie)性能良好(hao)，它(ta)可采用各種通用焊(han)(han)(han)接(jie)方法，例(li)如TIG、MIG、電弧焊(han)(han)(han)、電阻焊(han)(han)(han)等焊(han)(han)(han)接(jie)而無(wu)特殊困(kun)難。焊(han)(han)(han)接(jie)時所(suo)用填(tian)絲和焊(han)(han)(han)芯(xin)一般與母材相同。

六、冷熱加工及成型性能

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)冷加工并無特(te)殊困(kun)難。但是(shi)(shi)，其熱加工則(ze)是(shi)(shi)鎳基耐蝕合(he)金(jin)中較困(kun)難的一種。這(zhe)并不(bu)是(shi)(shi)由于其熱塑(su)性低，而是(shi)(shi)由于變形抗力大，加工工藝控制要求(qiu)嚴格所(suo)致。圖3-5-14和(he)圖3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)的熱塑(su)性進行試驗(yan)所(suo)取(qu)得的結果。顯然，電渣重熔冶煉可明顯提(ti)高(gao)此合(he)金(jin)的熱塑(su)性。合(he)金(jin)鍛態(tai)的熱塑(su)性高(gao)于鑄(zhu)態(tai)。合(he)金(jin)的熱加工及熱成型溫度以(yi)1000~1200℃為宜。

七(qi)、熱處理工藝

 適宜的(de)(de)(de)熱(re)處理是(shi)使(shi)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)獲得良好(hao)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性，特別(bie)是(shi)耐晶間腐蝕(shi)性能不(bu)可缺(que)少的(de)(de)(de)環節(jie)。試(shi)驗表明(ming)，為了使(shi)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)具(ju)有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性和塑、韌性，在(zai)約1218℃加熱(re)后急冷是(shi)需要的(de)(de)(de)，這既(ji)包(bao)括焊后，也包(bao)括熱(re)成型后。但(dan)對于鑄件(jian)，則建(jian)議在(zai)1177℃加熱(re)后急冷或(huo)空(kong)冷。

八、應用

  0Cr16Ni60Mo16W4合金可制成板、棒、帶、絲材，焊管和鑄件。由于高溫變形抗力大，一般不生產無縫管材。此合金由于在各種氯化物，如濕氯、氧化性氯化物（FeCl₃,CuCl₂等）、氯化物鹽（NaCl、CaCl₂、MgCl₂等），以及含各種氧化性鹽的硫酸、亞硫酸、磷酸，各種有機酸、高溫氟化氫等介質中的良好的耐全面腐蝕和局部腐蝕性能，因此可制造耐這些介質腐蝕的各種容器、管道、閥門、塔、槽等。