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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(xue)成分和組織(zhi)特點

 合金的化學成分(fen)列于表2-4-66。合金成分(fen)中的鎳當量(liang)和(he)鉻當量(liang)的平衡關(guan)系，決定(ding)了此合金在固溶條件下為純奧(ao)氏體組(zu)織。但在中溫時效時，會在奧(ao)氏體基體和(he)晶間(jian)上析出碳化物和(he)金屬間(jian)化合物，這些沉淀相(xiang)會危(wei)害合金的力學性能和(he)耐蝕(shi)性能。

二、耐腐蝕(shi)性能

  1. 全面腐蝕

    ①. 大(da)氣 

        此合金(jin)耐鄉(xiang)村、工業和海洋環境的(de)大氣腐(fu)蝕，但在(zai)(zai)含氯化物(wu)高的(de)大氣中(zhong)，尤其是在(zai)(zai)潮濕的(de)大氣中(zhong)，此合金(jin)會產生很淺的(de)點蝕，見表2-4-67。

   ②. 淡水(shui)

    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 

    表2-4-68給出了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在(zai)各種海(hai)水中的耐蝕(shi)性。此(ci)合金在(zai)高速(su)海(hai)水中耐蝕(shi)，在(zai)靜止和低(di)速(su)海(hai)水中或(huo)有污(wu)染的海(hai)水條件下(xia)會(hui)產生一定的腐蝕(shi)。

   ④. 硫酸(suan)

    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 

   表2-4-74列(lie)出了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在(zai)不同濃度鹽(yan)酸中(zhong)的實(shi)驗室結果。此合金僅在(zai)室溫的稀酸溶液中(zhong)可以使用。實(shi)驗表明，充氣加(jia)速(su)(su)了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)鹽(yan)酸中(zhong)的腐(fu)蝕(shi)(shi)，例如在(zai)5mol/L HCl、室溫、N2飽(bao)(bao)和的條(tiao)件下的腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)率(lv)（72h)僅為0.006mm/a,而在(zai)用空(kong)氣飽(bao)(bao)和的酸中(zhong)卻為0.53mm/a,耐蝕(shi)(shi)性迅(xun)速(su)(su)下降(jiang)。

   ⑦. 氫(qing)氟酸(suan)和氟硅酸(suan)

  此合金在氫(qing)氟酸(suan)中(zhong)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)不(bu)(bu)佳，僅在少數條件下(xia)具有中(zhong)等耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)，一(yi)般不(bu)(bu)推薦在純氫(qing)氟酸(suan)中(zhong)使用。氟硅酸(suan)的腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)較氫(qing)氟酸(suan)輕，在含(han)有雜質的氟硅酸(suan)中(zhong)，此合金耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)良好(hao)，可(ke)以(yi)用到60℃。0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在氫(qing)氟酸(suan)、氟硅酸(suan)及含(han)氫(qing)氟酸(suan)介質中(zhong)的耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)見(jian)表2-4-75。

   ⑧. 亞硫(liu)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(he)金在(zai)沸騰溫度的(de)(de)所(suo)有濃度的(de)(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)中(zhong)(zhong)（包括66%HNO3)具有良(liang)好的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性。在(zai)稀(xi)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)中(zhong)(zhong)可以使用(yong)到沸點以上的(de)(de)溫度，在(zai)室溫發煙(yan)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)和(he)70℃加(jia)緩蝕(shi)劑的(de)(de)發煙(yan)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)中(zhong)(zhong)，也呈現(xian)出(chu)較(jiao)好的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性。此合(he)金的(de)(de)耐(nai)(nai)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)腐蝕(shi)性能(neng)見表2-4-77和(he)表2-4-78及圖2-4-48。鑒(jian)于(yu)通常(chang)的(de)(de)18-8C-Ni不銹鋼(gang)具有良(liang)好的(de)(de)耐(nai)(nai)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)腐蝕(shi)性能(neng)，在(zai)純HNO3中(zhong)(zhong)不采用(yong)此合(he)金。在(zai)含有各種雜質和(he)添加(jia)物的(de)(de)HNO3中(zhong)(zhong)，OC-21N42M03Cu2Ti呈現(xian)出(chu)良(liang)好的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性，優于(yu)Cr-Ni奧氏體不銹鋼(gang)，常(chang)被采用(yong)，見表2-4-79。

   ⑩. 有機酸和化合物

   在(zai)(zai)有(you)機酸和化(hua)合物中(zhong)，此合金表(biao)現(xian)出高度(du)(du)的耐(nai)蝕性(xing)，可以(yi)在(zai)(zai)很寬的溫度(du)(du)范圍內應(ying)用(yong)。在(zai)(zai)沸(fei)騰溫度(du)(du)時，除在(zai)(zai)10%草(cao)酸中(zhong)外，在(zai)(zai)大多數(shu)10%的有(you)機酸中(zhong)均耐(nai)蝕，在(zai)(zai)有(you)機加工的過程中(zhong)也呈現(xian)出優良的耐(nai)蝕性(xing)，工廠試驗結果見(jian)表(biao) 2-4-81 。

  2. 晶間腐蝕

   在(zai)1150~1204℃固溶處(chu)(chu)理條件下(xia)對晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕不敏(min)感，當中溫(wen)(wen)敏(min)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理1h時(shi)，如760℃,在(zai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)上將(jiang)出(chu)現富鉻(ge)的(de)(de)M23C6沉淀，進而(er)導(dao)致在(zai)沸騰65%HNO3中的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕。然而(er)在(zai)敏(min)化(hua)(hua)前940℃穩定化(hua)(hua)處(chu)(chu)理1小時(shi)，可(ke)防(fang)止(zhi)敏(min)化(hua)(hua)引(yin)起(qi)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕。圖2-4-49 指出(chu)了(le)原始固溶退火(huo)狀態(tai)和敏(min)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度、時(shi)間(jian)的(de)(de)關系。顯然在(zai)65%HNO3的(de)(de)評價試(shi)驗中，940℃穩定化(hua)(hua)處(chu)(chu)理將(jiang)延遲(chi)在(zai)敏(min)感溫(wen)(wen)度產(chan)生晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕所(suo)需的(de)(de)敏(min)化(hua)(hua)時(shi)間(jian)。研究表明，在(zai)此(ci)(ci)溫(wen)(wen)度由于易形成TiC,可(ke)防(fang)止(zhi)產(chan)生大量(liang)的(de)(de)M23C6所(suo)引(yin)起(qi)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)鉻(ge)貧化(hua)(hua)。同時(shi)，由于鉻(ge)的(de)(de)高溫(wen)(wen)下(xia)擴(kuo)散也(ye)將(jiang)減(jian)少晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)鉻(ge)的(de)(de)貧化(hua)(hua)程(cheng)度，因此(ci)(ci)防(fang)止(zhi)或減(jian)緩了(le)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕的(de)(de)產(chan)生。為此(ci)(ci)目的(de)(de)，此(ci)(ci)合金的(de)(de)工廠供貨狀態(tai)可(ke)為940℃穩定化(hua)(hua)處(chu)(chu)理狀態(tai)。

  3. 點腐蝕

  表2-4-82 列出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在氧化性(xing)酸性(xing)氯(lv)化物中的耐點性(xing)能，顯然此合金(jin)在此類介質中耐蝕性(xing)欠佳。

  4. 應力腐蝕

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

三、力(li)學性(xing)能

    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的室溫力(li)學性(xing)能件(jian)表 2-4-84。

四、物流(liu)性能(neng)

  表(biao)2-4-85 為0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金的物理(li)性能(neng)。

五、熱冷加工及成型性能

  此(ci)合金(jin)的熱成(cheng)型溫(wen)度為927~1065℃,不宜在晶(jing)間(jian)腐蝕敏(min)感溫(wen)度（650℃)下進行(xing)成(cheng)型操作，如果在高于1065℃成(cheng)型，最終成(cheng)型應(ying)在870~980℃范圍內進行(xing)，以(yi)獲(huo)得良好(hao)的耐(nai)晶(jing)間(jian)腐蝕性能。此(ci)合金(jin)亦適于冷加工成(cheng)型，其性能類似(si)Cr-Ni奧氏體(ti)不銹鋼。

六、熱處理(li)工藝

  此合金適宜(yi)的最(zui)終(zhong)熱(re)處(chu)理(li)(li)是940℃穩定化處(chu)理(li)(li)。中間退火溫(wen)度(du)以(yi)高于1050℃固溶軟化退火溫(wen)度(du)為(wei)宜(yi)。

七、焊接性能

  可以采(cai)(cai)用通常的焊(han)接(jie)方(fang)法焊(han)接(jie)，推(tui)薦采(cai)(cai)用鎳基焊(han)絲（00Cr22Ni61Mo9Nb)。

八、應用

  由于此(ci)合(he)金的耐蝕適應(ying)性廣(guang)泛，因此(ci)在化學加工工業、熱海水和(he)水冶廠(chang)得到廣(guang)泛應(ying)用(yong)。主要用(yong)于處理熱硫酸(suan)、含氯化物(wu)溶液、亞(ya)硫酸(suan)等環(huan)境的熱交換器、管道、閥門、泵等。在造紙工業的木(mu)漿(jiang)浸取器及深源(yuan)氣井領域中亦得到廣(guang)泛的應(ying)用(yong)。