高溫(wen)合金(jin)是指以鐵、鎳(nie)、鈷為基,能(neng)(neng)在(zai)600℃以上的(de)(de)高溫(wen)下抗氧化(hua)、耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi),并(bing)能(neng)(neng)在(zai)一(yi)定(ding)應(ying)力作用下長期工作的(de)(de)一(yi)類金(jin)屬材(cai)料(liao),具(ju)有(you)優異的(de)(de)高溫(wen)強度,良(liang)好的(de)(de)抗氧化(hua)和抗熱(re)腐(fu)(fu)蝕(shi)性能(neng)(neng),良(liang)好的(de)(de)疲勞性能(neng)(neng)、斷裂韌性等綜(zong)合性能(neng)(neng),又被稱為“超合金(jin),”主要(yao)應(ying)用于航空(kong)、航天(tian)、艦船、車輛、工業燃機(ji)和能(neng)(neng)源領域(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(yi)、化學成分(fen)
00Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)化(hua)學成分見下表,其特點是(shi)低碳、低硅。
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(shi)性能
1. 全面腐蝕
一(yi)般情況0Cr16Ni60Mo16W4的(de)腐蝕數據對(dui)00Cr16Ni60Mo16W4也是適用的(de)。表3-5-26和(he)圖(tu)3-5-16~圖(tu)3-5-21列出了(le)該(gai)合金本(ben)身進行腐蝕試驗所取得(de)的(de)結果。顯然,00Cr16Ni60Mo16W4合金固溶態的(de)耐蝕特點與0Cr16Ni60Mo16W4完全一(yi)致。因此,前述 0Cr16Ni60Mo16W4 合金的(de)耐蝕性(xing)結果仍(reng)可(ke)適用于(yu)00Cr16Ni60Mo16W4合金。
2. 局(ju)部腐蝕
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. 加速腐蝕試驗
加(jia)速(su)(su)腐蝕試驗(yan)是為了(le)迅速(su)(su)確定 Hastelloy C-276合金的(de)耐蝕性是否滿足(zu)工廠實際腐蝕環境的(de)需(xu)要。加(jia)速(su)(su)腐蝕試驗(yan)所選(xuan)用(yong)的(de)介質一般要較實際使用(yong)條(tiao)件更(geng)加(jia)苛(ke)刻。對鎳鉻鉬型耐蝕合金而言,按規定要進行鹽酸(suan)彎曲試驗(yan)和(he)硫(liu)酸(suan)鐵(tie)試驗(yan)。
鹽酸彎(wan)曲(qu)(qu)試(shi)驗系10%沸(fei)騰HCI酸中試(shi)驗24小時,然(ran)后將試(shi)樣(yang)彎(wan)曲(qu)(qu)180°。焊接試(shi)樣(yang)則要(yao)求垂直于(yu)焊縫(feng)方向彎(wan)曲(qu)(qu),且彎(wan)曲(qu)(qu)中部位要(yao)位于(yu)熱影響區。彎(wan)曲(qu)(qu)后的試(shi)樣(yang)在放(fang)大(da)10倍下觀察有無晶間開裂(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、力學(xue)性能
表(biao) 3-5-29 系 00Cr16Ni60Mo16W4 合金的室(shi)溫(wen)和(he)高(gao)溫(wen)瞬時力學性能。表(biao) 3-5-30 則系焊接(jie)金屬的力學性能。 表(biao) 3-5-31 和(he) 表(biao) 3-5-32 分別為不同熱處理條(tiao)件下的低溫(wen)沖擊性能和(he)室(shi)溫(wen)硬度。
四、物理性能
00Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金的物理性(xing)能件(jian)下表
五、焊接(jie)性能
Hastelloy C-276合(he)金焊(han)(han)接性能良好,可以(yi)采用通用的焊(han)(han)接方(fang)(fang)法(fa)進行焊(han)(han)接無特殊困(kun)難(nan)。而TIG、MIG和手工電弧焊(han)(han)則是最常(chang)用的。但當用于耐蝕用途時,不推薦(jian)選用乙炔(gui)焊(han)(han)方(fang)(fang)法(fa)。焊(han)(han)接過(guo)程(cheng)中要防(fang)止熱輸入過(guo)大(da),對于埋弧焊(han)(han)更應特別注意。
六、冷(leng)熱加工及成型性能
0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)(he)金冷加工(gong)(gong)并無特殊困難。但是(shi)(shi)(shi)(shi),其熱加工(gong)(gong)則是(shi)(shi)(shi)(shi)鎳基耐蝕合(he)(he)(he)金中較困難的一種(zhong)。這并不(bu)是(shi)(shi)(shi)(shi)由于(yu)其熱塑(su)性低,而是(shi)(shi)(shi)(shi)由于(yu)變(bian)形(xing)抗力大,加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝(yi)控制要求(qiu)嚴格所致。圖3-5-14和圖3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)(he)金的熱塑(su)性進行(xing)試(shi)驗所取(qu)得的結果。顯然(ran),電渣重熔(rong)冶煉(lian)可明顯提高此合(he)(he)(he)金的熱塑(su)性。合(he)(he)(he)金鍛態的熱塑(su)性高于(yu)鑄態。合(he)(he)(he)金的熱加工(gong)(gong)及(ji)熱成型溫度以(yi)1000~1200℃為宜。
七、熱處理
在沒有特殊規定(ding)和要求的(de)情況下,Hastelloy C-276合金進行固(gu)溶處理,即在1121℃下加熱后急冷(leng)。在此種狀態(tai)下,Hastelloy C-276合金才具有最佳(jia)的(de)耐蝕(shi)、力學綜合性能。
八、應用
Hastelloy C-276合金(jin)在冶金(jin)廠可生產板、管、絲、帶、棒(bang)材以及(ji)鍛件和(he)鑄(zhu)件。此合金(jin)由(you)于(yu)在氯(lv)化物以及(ji)含各(ge)(ge)種有機酸(suan)(suan)的(de)硫酸(suan)(suan)、亞硫酸(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)、各(ge)(ge)種有機酸(suan)(suan)、高(gao)溫(wen)氟化氫等介質中的(de)良好的(de)耐全面腐(fu)蝕和(he)局部腐(fu)蝕性能,因此可制造耐這些介質腐(fu)蝕的(de)各(ge)(ge)種容器、管道、閥門、塔、槽等。