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00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti (Inconel 625plus)

 0Cr22Ni60Mo9Nb4  (Inconel 625) 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti (Inconel 625 plus) 合金既具有良好的耐蝕性、抗氧化性和高強度，又具有良好的成型性和韌性。625與625plus的區別在于后者在化學成分上稍稍降低了鉻、鉬、鈮量，且入了鈦并降碳到超低碳水平。625合金系固溶后借冷加工來提高其強度，而625 plus則靠固溶處理后再經一次或二次時效處理來提高其強度。兩種合金均適于既要求高耐蝕性又要求高強度相匹配的使用條件下。

一、化學成分和組織特點

 0Cr22Ni60Mo9Nb4 (Inconel 625) 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti  (Inconel 625plus)兩種合金的化學成分見表，此二合金固溶態均具有純奧氏體組織。由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合金中碳量較高，并含有鈮，故合金中會有MC、M₆C和M₂₃C₆ 型碳化物存在且數量又較00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti為多。在中溫時效態兩種合金均有金屬間相析出，它們的數量、成分和結構受化學成分和受熱條件的影響。0Cr22Ni60Mo9Nb4 時效態會有γ”相和8相沉淀，而00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金固溶處理再經時效會有 γ"-[Ni3 (Nb、Ti、Al)]型金屬間相沉淀，從而可使此合金獲得最高強度。

二、 耐腐蝕性能

 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)在大(da)氣、天然水、海水、中(zhong)性(xing)鹽和堿等弱介質(zhi)中(zhong)，基本上是無明顯腐蝕(shi)的。在更苛刻的介質(zhi)中(zhong)，由于(yu)鉻的存在能耐氧化性(xing)酸，并抗高(gao)溫(wen)氧化；由于(yu)是鎳(nie)基且(qie)鉬含量高(gao)，因此又耐還原性(xing)酸介質(zhi)。對于(yu)局部腐蝕(shi)，高(gao)鉻、鉬量使此合(he)金(jin)(jin)耐點(dian)蝕(shi)和縫隙腐蝕(shi)，高(gao)鎳(nie)、鉻量使此合(he)金(jin)(jin)耐應(ying)力腐蝕(shi)；高(gao)鈮（鈦）量使此合(he)金(jin)(jin)不易(yi)產生晶(jing)間腐蝕(shi)。

 1. 耐全面腐蝕(shi)性

  ①. 在硝酸中 在65%HNO3中和沸騰溫度下，此合金固(gu)溶態腐蝕率≤0.75mm/a.

  ②. 在硫酸中 表中指出，0Cr22Ni60Mo9Nb4合金在H₂SO₄中的耐蝕性。在酸洗用酸溶液中（28%H₂SO₄，5.9%HF，50~79℃)進行試驗，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的腐蝕速率為1.225mm/a。0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在沸騰的H₂SO₄中是不耐蝕的。

  ③. 在磷酸中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在濃度≤50%的H₃PO₄中具有非常優良的耐蝕性。當濃度高于50%后，隨H₃PO₄濃度的增加0Cr22Ni60Mo9Nb4的腐蝕速率急劇升高。因此，此合金僅適用于濃度≤50%的H₃PO₄。

  ④. 在氫氟酸中用螢石與(yu)硫(liu)酸反(fan)應制取氫氟酸的蒸發器(qi)，它的襯里一般用0Cr22Ni60Mo9Nb4合金制造。與(yu)此同(tong)時，蒸發器(qi)之間(jian)的管線、配件等(deng)也是(shi)采用此合金。在HF氣(qi)提塔(ta)頂部(bu)掛片結果表明，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的全面腐蝕速率僅為0.075m/a。

  ⑤. 在含磷酸的一些介質中試驗指(zhi)出(chu)，在55%H3PO4+0.8%HF 溶(rong)液中，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)的腐(fu)蝕速率(lv)為0.412mm/a。

  ⑥. 在堿中(zhong)在實(shi)驗室(shi)內50%NaOH中(zhong)0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的年腐蝕速率為0.0125mm/a。經500小(xiao)時試(shi)驗，未見有(you)應力腐蝕產(chan)生(sheng)。

  ⑦. 在(zai)鹽酸中由于此合金鉬含量(liang)高(gao)，在(zai)室溫鹽酸中有一定(ding)的耐蝕性(xing)。但溫度升高(gao)，耐蝕性(xing)下降(jiang)。

 2. 耐(nai)局部腐蝕性

  ①. 耐晶(jing)間腐蝕性

  由于(yu)其(qi)鈮含量高，0Cr22Ni60o9Nb4 合(he)金具(ju)有(you)非常好(hao)的耐敏(min)化態晶間腐蝕的性(xing)(xing)能。正是(shi)由于(yu)0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金的此(ci)種性(xing)(xing)能，因(yin)而敏(min)化處理或焊后，此(ci)合(he)金不(bu)需再進行固溶處理。

  根據00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 和 0Cr22Ni60Mo9Nb4 在硫酸鐵＋50%H₂SO₄沸騰溶液中的晶間腐蝕試驗結果。從這些結果可看出，雖然由于00Cr22Ni60Mo9Nb3Ti雙時效態晶界有大量析出相，在此介質中的耐晶間腐蝕性要低于冷軋態的0Cr20Ni60Mo9Nb4,但卻優于0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti (Inconel 718)。

  根據在(zai)ASTM G28A溶液中，經120銷售試驗得出的T-T-S(時間－溫(wen)度－敏(min)(min)（化(hua)）曲線。顯然，軟(ruan)化(hua)退火處(chu)理(li)(li)再經敏(min)(min)化(hua)較(jiao)固溶處(chu)理(li)(li)再敏(min)(min)化(hua)的00Cr22Ni60M09Nb4（5923 hMo)合金晶間腐(fu)蝕敏(min)(min)感性要低得多，這與軟(ruan)化(hua)退火態經敏(min)(min)化(hua)后合金中大量NbC先于鉻碳化(hua)物優(you)先析出，防止晶界貧(pin)鉻區的形成有關。

 ②. 耐點(dian)蝕性 

  表系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金等在兩 種酸介質中的(de)耐(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)性，可以看出0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti在試驗條(tiao)件(jian)下(xia)均有優良(liang)的(de)耐(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)性，而0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel 718)合金則耐(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)性不(bu)良(liang)。

 ③. 縫隙腐蝕(shi) 

 表(biao)系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti等合(he)金(jin)的(de)縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)試(shi)驗(yan)結果(guo)。顯然，在所試(shi)驗(yan)的(de)條(tiao)件下，625 和625 plus 兩種合(he)金(jin)的(de)耐縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性能中(zhong)625 plus稍優，但(dan)二者均顯著優于718合(he)金(jin)。

 ④. 應力腐蝕 

  模(mo)擬實際使用環境(jing)對0Cr22Ni60Mo9Nb4等合金進行(xing)了幾種(zhong)應力(li)(li)腐蝕(shi)試(shi)驗，結(jie)(jie)果見(jian)表(biao)(biao)。表(biao)(biao)系模(mo)擬深氣井(jing)條件，在高(gao)壓釜中進行(xing)試(shi)驗所取(qu)得的結(jie)(jie)果，在此條件下，表(biao)(biao)明無(wu)論是(shi)C型(xing)樣還是(shi)U型(xing)樣，00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的耐應力(li)(li)腐蝕(shi)性(xing)能(neng)都(dou)是(shi)最佳(jia)。

  表(biao)系在5%NaCl+0.5%醋酸＋H2S (按NACE TM-077)15%MgCb溶(rong)液沸(fei)騰溫度下進(jin)行試驗所取(qu)得的(de)結(jie)果(guo)。表(biao)的(de)結(jie)果(guo)表(biao)明，試驗的(de)合(he)金耐應力腐蝕性能均(jun)良好，沒有斷裂產(chan)生。而表(biao)的(de)結(jie)果(guo)表(biao)明，5%MgCl2沸(fei)騰條件下 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti耐應力腐出性能良好，且(qie)均(jun)優于718合(he)金。

 ⑤. 腐蝕疲勞 

   圖系0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在室(shi)溫(wen)海水中的(de)(de)腐蝕疲勞試(shi)驗結(jie)果(guo)，顯(xian)然，0Cr22Ni60Mo9Nb4合金的(de)(de)腐蝕疲勞強度(du)要高于所(suo)試(shi)驗的(de)(de) Hastel-loy C和(he) Incoloy 800 以及通用(yong)不銹鋼304和(he)316。

三、力學(xue)性(xing)能(neng)等其他性(xing)能(neng)

  1. 力學(xue)性能

   一般使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)溫(wen)度(du)≤ 650℃ ，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)(he)金適用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)冷(leng)、熱加工并退火后使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)；使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)溫(wen)度(du)高于(yu)(yu)650℃時(shi)(shi)，則(ze)退火或(huo)固(gu)溶態均可應用(yong)(yong)(yong)。對于(yu)(yu)有高溫(wen)蠕變或(huo)持(chi)久要求時(shi)(shi)，建議在固(gu)溶態使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)；而細晶粒合(he)(he)金則(ze)在≤ 816℃ 使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)以(yi)及在對疲勞強度(du)、硬度(du)和瞬(shun)時(shi)(shi)強度(du)又要去(qu)的條件下使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)。

  表(biao)系(xi)(xi)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金的(de)(de)力學性(xing)能。從表(biao)結(jie)果(guo)可知，此合(he)(he)金經(jing)(jing)(jing)732℃單時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)后屈服強度(du)較(jiao)低（690~793MPa),而(er)經(jing)(jing)(jing)雙(shuang)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)后，可獲(huo)得高(gao)(gao)達827~956MPa的(de)(de)屈服強度(du)且(qie)仍具(ju)有較(jiao)高(gao)(gao)塑性(xing)，雙(shuang)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)時(shi)(shi)，若將第一次(ci)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)溫(wen)(wen)度(du)從718℃提(ti)(ti)高(gao)(gao)到746℃,則合(he)(he)金的(de)(de)硬度(du)也會有所提(ti)(ti)高(gao)(gao)。表(biao)3-5-109的(de)(de)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)，00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金經(jing)(jing)(jing)固溶(rong)處(chu)理(li)再(zai)經(jing)(jing)(jing)746℃x8h爐冷＋621℃ × 8小時(shi)(shi)空冷雙(shuang)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)并(bing)在316℃保持(chi)1000小時(shi)(shi)后測定其(qi)性(xing)能，對此合(he)(he)金的(de)(de)抗張性(xing)能并(bing)無明(ming)顯影響；表(biao)的(de)(de)結(jie)果(guo)系(xi)(xi)經(jing)(jing)(jing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)的(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金和經(jing)(jing)(jing)冷加工變(bian)形量25%的(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)金在232℃時(shi)(shi)的(de)(de)抗拉性(xing)能，可以看(kan)出，與室溫(wen)(wen)性(xing)能相比，經(jing)(jing)(jing)冷加工變(bian)形提(ti)(ti)高(gao)(gao)強度(du)的(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)金其(qi)強度(du)降低明(ming)顯，而(er)經(jing)(jing)(jing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)提(ti)(ti)高(gao)(gao)強度(du)的(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金的(de)(de)強度(du)則降低較(jiao)少(shao)，表(biao)系(xi)(xi)0Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)力學性(xing)能。

  2. 物理性能(neng)

  表列出(chu)了 0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)的物理性能 

  3.  焊接(jie)性能

  0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金焊接性能(neng)良(liang)好。可采用(yong)通用(yong)的焊接方法，例如 GTAW (TIG)、GMAW ( MIG/MAG )和(he)SAW以及SMAW(MMA)等(deng)，而不會遇到(dao)特殊困難。

  4. 冷熱加工及成型性能(neng)

  由于(yu)0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)(jin)較高的(de)高溫變形(xing)抗力，因此需要較高的(de)加熱溫度(du)，一般約為1170℃。大量變形(xing)以在(zai)1170~1010℃為宜；微量變形(xing)可在(zai)930℃以上(shang)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)。此合金(jin)(jin)的(de)冷(leng)加工和冷(leng)成(cheng)型性亦佳；與(yu)其他(ta)高鎳、鉻、鉬(mu)合金(jin)(jin)性能相近。圖(tu)系合金(jin)(jin)冷(leng)變形(xing)量與(yu)硬度(du)的(de)關系并與(yu)其他(ta)材料(liao)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)比較的(de)結(jie)果。由圖(tu)可知，由于(yu)0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)(jin)冷(leng)作硬化傾向較大，故進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)冷(leng)加工和冷(leng)成(cheng)型時要及時進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)中間(jian)軟化退火處理。

  5. 熱(re)處(chu)理(li)

 0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)(jin)用(yong)于高溫(wen)高強度(du)用(yong)途，系在(zai)約1120℃進(jin)行固(gu)溶處(chu)(chu)理（合金(jin)(jin)中含碳(tan)量～0.05%).用(yong)于耐濕態腐蝕用(yong)途（低(di)碳(tan)量～0.03%)多(duo)采(cai)用(yong)軟化退火處(chu)(chu)理，溫(wen)度(du)為950~1050℃(以～980℃為宜(yi)）；為了防止焊后(hou)的晶(jing)間腐蝕傾向，也可在(zai)900~1100℃進(jin)行穩(wen)定化處(chu)(chu)理，由于NbC的優(you)先形(xing)(xing)成可避(bi)免(mian)鉻碳(tan)化物形(xing)(xing)成所導致的晶(jing)界鉻貧化。

 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的(de)(de)大截面棒(bang)材(cai)可在(zai)1025~1052℃加熱，保(bao)溫(wen)2~4小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)后(hou)快冷，此(ci)時(shi)(shi)可獲(huo)得(de)充分再(zai)結晶(jing)，同(tong)時(shi)(shi)仍(reng)有穩定的(de)(de)高鈦、鈮的(de)(de)碳(tan)化物(wu)沉淀存在(zai)。為(wei)了使此(ci)合金獲(huo)得(de)最高強(qiang)度，固溶處(chu)理(li)后(hou)可再(zai)進行雙時(shi)(shi)效，第一次在(zai)718~746℃時(shi)(shi)效8小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)，隨(sui)(sui)后(hou)以(yi)50℃/小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)的(de)(de)速(su)度冷卻(que)到621℃,再(zai)進行保(bao)溫(wen)8小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)的(de)(de)第二次時(shi)(shi)效，隨(sui)(sui)后(hou)空冷。控制(zhi)適宜(yi)的(de)(de)時(shi)(shi)效時(shi)(shi)間，會(hui)由于高鉻、鉬碳(tan)化物(wu)的(de)(de)減少獲(huo)得(de)良好的(de)(de)耐點蝕、耐縫隙腐(fu)蝕和耐應(ying)力腐(fu)蝕性能。

四(si)、應用

 由于0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 兩種合金既具有高耐蝕性又具良好的熱強性，因此既可做耐蝕合金又可做熱強合金使用。通常在耐蝕用途中，0Cr22Ni60Mo9Nb4主要用以耐HNO3、HNO₃+H₂SO₄、HNO₃+HF的混酸以及含H₂SO₄和F-、Cl-的濕法磷酸以及耐海水腐蝕等；而00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 合金除在酸介質中和海水中耐蝕性與 0Cr22Ni60Mo9Nb4 相近外，即使在時效態也有優良的耐氯化物和硫化物應力腐蝕的性能以及耐點蝕、耐縫隙腐蝕等性能。兩種合金均可用做耐蝕、高強度材料，制造塔、槽、容器、管線以及反應器、換熱器閥件等。