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0Cr22Ni60Mo9Nb4 (Inconel 625)

  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(he)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(fu)蝕(shi)性能

 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)大氣、天然水(shui)、海水(shui)、中性(xing)鹽和(he)堿等弱介質(zhi)中，基本(ben)上是無(wu)明顯腐蝕的(de)。在(zai)更苛刻的(de)介質(zhi)中，由(you)于鉻(ge)的(de)存在(zai)能耐氧(yang)化(hua)性(xing)酸，并抗高溫氧(yang)化(hua)；由(you)于是鎳(nie)基且(qie)鉬(mu)含量高，因此又耐還原性(xing)酸介質(zhi)。對于局部腐蝕，高鉻(ge)、鉬(mu)量使此合(he)(he)金(jin)(jin)耐點(dian)蝕和(he)縫隙腐蝕，高鎳(nie)、鉻(ge)量使此合(he)(he)金(jin)(jin)耐應力腐蝕；高鈮（鈦）量使此合(he)(he)金(jin)(jin)不(bu)易產生晶間腐蝕。

 1. 耐(nai)全面腐蝕性

  ①. 在硝(xiao)酸中 在65%HNO3中和沸(fei)騰溫(wen)度下，此合金固溶態(tai)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(suan)中用螢石與硫酸(suan)反應制取氫氟酸(suan)的(de)(de)蒸發器(qi)，它的(de)(de)襯(chen)里一般用0Cr22Ni60Mo9Nb4合金制造。與此同時，蒸發器(qi)之間的(de)(de)管線、配(pei)件等(deng)也是采用此合金。在HF氣提塔(ta)頂部掛片結果表明(ming)，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的(de)(de)全面腐蝕速率僅為0.075m/a。

  ⑤. 在(zai)含(han)磷酸的一些介質中試驗指出，在(zai)55%H3PO4+0.8%HF 溶(rong)液(ye)中，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的腐(fu)蝕速率為0.412mm/a。

  ⑥. 在堿中(zhong)在實驗(yan)室(shi)內(nei)50%NaOH中(zhong)0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金的年腐蝕速率為0.0125mm/a。經500小時試驗(yan)，未見有(you)應力腐蝕產(chan)生。

  ⑦. 在鹽酸中由于此合金鉬含量高(gao)，在室溫(wen)鹽酸中有一定的耐蝕(shi)性(xing)。但(dan)溫(wen)度升高(gao)，耐蝕(shi)性(xing)下降。

 2. 耐局部腐蝕(shi)性(xing)

  ①. 耐晶間腐蝕(shi)性

  由(you)于其鈮(ni)含量高，0Cr22Ni60o9Nb4 合金(jin)具有非(fei)常好的耐(nai)敏化(hua)態晶間(jian)腐蝕的性(xing)能。正(zheng)是由(you)于0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)的此種(zhong)性(xing)能，因而敏化(hua)處理或焊后，此合金(jin)不需再進行(xing)固(gu)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(gen)據(ju)在ASTM G28A溶液中，經(jing)(jing)120銷(xiao)售試驗得出(chu)的(de)T-T-S(時間(jian)－溫度－敏(min)(min)(min)（化(hua)）曲線。顯然，軟化(hua)退火處理再經(jing)(jing)敏(min)(min)(min)化(hua)較固溶處理再敏(min)(min)(min)化(hua)的(de)00Cr22Ni60M09Nb4（5923 hMo)合金晶間(jian)腐蝕(shi)敏(min)(min)(min)感性要低得多，這與(yu)軟化(hua)退火態經(jing)(jing)敏(min)(min)(min)化(hua)后合金中大量NbC先于鉻碳化(hua)物優先析出(chu)，防(fang)止晶界(jie)貧鉻區的(de)形(xing)成有(you)關。

 ②. 耐點蝕(shi)性(xing) 

  表系0Cr22Ni60Mo9Nb4和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金等在兩 種(zhong)酸介質中的(de)(de)耐(nai)點蝕性，可(ke)以看出0Cr22Ni60Mo9Nb4和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti在試(shi)驗條件下均有(you)優(you)良的(de)(de)耐(nai)點蝕性，而0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel 718)合金則耐(nai)點蝕性不良。

 ③. 縫隙(xi)腐蝕 

 表(biao)系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti等合(he)金的縫隙(xi)腐蝕(shi)試驗(yan)結果。顯(xian)然，在所試驗(yan)的條件下(xia)，625 和625 plus 兩種(zhong)合(he)金的耐縫隙(xi)腐蝕(shi)性能中625 plus稍優(you)，但二者均顯(xian)著優(you)于718合(he)金。

 ④. 應(ying)力腐蝕(shi) 

  模擬實(shi)際使用環(huan)境對0Cr22Ni60Mo9Nb4等(deng)合金(jin)進(jin)行了幾種應力腐蝕(shi)試(shi)驗(yan)，結(jie)果見(jian)表。表系模擬深(shen)氣井條件，在高壓(ya)釜(fu)中進(jin)行試(shi)驗(yan)所取得的結(jie)果，在此(ci)條件下，表明(ming)無論是(shi)C型樣還是(shi)U型樣，00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金(jin)的耐應力腐蝕(shi)性能都是(shi)最佳。

  表(biao)系在5%NaCl+0.5%醋(cu)酸＋H2S (按(an)NACE TM-077)15%MgCb溶液沸(fei)騰(teng)溫度下(xia)進行試(shi)驗所取(qu)得的結(jie)果。表(biao)的結(jie)果表(biao)明，試(shi)驗的合金(jin)耐(nai)應力(li)腐(fu)蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng)均良(liang)好(hao)，沒有斷(duan)裂產生。而表(biao)的結(jie)果表(biao)明，5%MgCl2沸(fei)騰(teng)條件下(xia) 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti耐(nai)應力(li)腐(fu)出性(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好(hao)，且均優于718合金(jin)。

 ⑤. 腐蝕疲勞 

   圖系(xi)0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)在室溫海水(shui)中(zhong)的腐蝕疲(pi)勞試(shi)驗結果，顯然，0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)的腐蝕疲(pi)勞強(qiang)度(du)要(yao)高于(yu)所試(shi)驗的 Hastel-loy C和 Incoloy 800 以及通用不(bu)銹(xiu)鋼304和316。

三、力學性能等其他性能

  1. 力學(xue)性能

   一般使用(yong)(yong)溫度(du)(du)≤ 650℃ ，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金適(shi)用(yong)(yong)于(yu)冷、熱(re)加工并(bing)退火(huo)后使用(yong)(yong)；使用(yong)(yong)溫度(du)(du)高(gao)于(yu)650℃時，則退火(huo)或固溶態(tai)(tai)均(jun)可應用(yong)(yong)。對于(yu)有高(gao)溫蠕(ru)變(bian)或持(chi)久要(yao)求時，建議在(zai)固溶態(tai)(tai)使用(yong)(yong)；而(er)細晶粒合金則在(zai)≤ 816℃ 使用(yong)(yong)以及在(zai)對疲勞強(qiang)(qiang)度(du)(du)、硬度(du)(du)和瞬時強(qiang)(qiang)度(du)(du)又(you)要(yao)去的條件下使用(yong)(yong)。

  表系00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)。從表結果可(ke)知，此(ci)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)經(jing)(jing)732℃單時(shi)(shi)(shi)效(xiao)后屈服(fu)強(qiang)度(du)(du)較(jiao)低（690~793MPa),而(er)經(jing)(jing)雙(shuang)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)后，可(ke)獲得高(gao)達(da)827~956MPa的(de)(de)(de)屈服(fu)強(qiang)度(du)(du)且仍(reng)具有(you)較(jiao)高(gao)塑(su)性(xing)(xing)，雙(shuang)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)時(shi)(shi)(shi)，若將第一次時(shi)(shi)(shi)效(xiao)溫(wen)度(du)(du)從718℃提(ti)高(gao)到(dao)746℃,則合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)硬度(du)(du)也(ye)會(hui)有(you)所提(ti)高(gao)。表3-5-109的(de)(de)(de)結果表明，00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)經(jing)(jing)固(gu)溶處理再經(jing)(jing)746℃x8h爐冷(leng)＋621℃ × 8小時(shi)(shi)(shi)空冷(leng)雙(shuang)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處理并在(zai)316℃保持1000小時(shi)(shi)(shi)后測定其性(xing)(xing)能(neng)，對此(ci)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)抗(kang)張性(xing)(xing)能(neng)并無明顯影(ying)響(xiang)；表的(de)(de)(de)結果系經(jing)(jing)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處理的(de)(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)和經(jing)(jing)冷(leng)加工變形(xing)量(liang)25%的(de)(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)232℃時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)抗(kang)拉性(xing)(xing)能(neng)，可(ke)以看出，與(yu)室溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)相比，經(jing)(jing)冷(leng)加工變形(xing)提(ti)高(gao)強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)其強(qiang)度(du)(du)降低明顯，而(er)經(jing)(jing)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處理提(ti)高(gao)強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)則降低較(jiao)少，表系0Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)力學性(xing)(xing)能(neng)。

  2. 物理性能

  表列出了 0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的物(wu)理性(xing)能 

  3.  焊(han)接性能

  0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金焊(han)接(jie)(jie)性能良(liang)好。可采(cai)用通(tong)用的(de)焊(han)接(jie)(jie)方法(fa)，例如 GTAW (TIG)、GMAW ( MIG/MAG )和SAW以及SMAW(MMA)等，而不(bu)會遇到特殊困難(nan)。

  4. 冷(leng)熱加工及成型(xing)性能

  由(you)于0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)較(jiao)(jiao)高(gao)的高(gao)溫(wen)變(bian)(bian)形抗力，因此需要較(jiao)(jiao)高(gao)的加(jia)熱溫(wen)度，一(yi)般約(yue)為1170℃。大量變(bian)(bian)形以在(zai)1170~1010℃為宜；微量變(bian)(bian)形可在(zai)930℃以上進(jin)行(xing)。此合金(jin)的冷加(jia)工和(he)冷成(cheng)型性亦佳；與其他高(gao)鎳(nie)、鉻、鉬(mu)合金(jin)性能相近。圖系(xi)合金(jin)冷變(bian)(bian)形量與硬度的關系(xi)并與其他材(cai)料(liao)進(jin)行(xing)比較(jiao)(jiao)的結(jie)果。由(you)圖可知，由(you)于0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)冷作硬化(hua)傾向較(jiao)(jiao)大，故進(jin)行(xing)冷加(jia)工和(he)冷成(cheng)型時要及時進(jin)行(xing)中間軟化(hua)退火處(chu)理。

  5. 熱處理(li)

 0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金用(yong)(yong)于高溫(wen)高強度用(yong)(yong)途(tu)，系在約1120℃進(jin)行(xing)固(gu)溶處理（合(he)金中(zhong)含碳量(liang)～0.05%).用(yong)(yong)于耐濕態腐蝕(shi)用(yong)(yong)途(tu)（低碳量(liang)～0.03%)多(duo)采(cai)用(yong)(yong)軟化(hua)退火處理，溫(wen)度為(wei)950~1050℃(以～980℃為(wei)宜(yi)）；為(wei)了(le)防止焊(han)后的(de)晶間腐蝕(shi)傾向(xiang)，也可(ke)在900~1100℃進(jin)行(xing)穩定化(hua)處理，由于NbC的(de)優(you)先形(xing)成(cheng)可(ke)避免鉻碳化(hua)物形(xing)成(cheng)所導致的(de)晶界(jie)鉻貧化(hua)。

 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金(jin)的(de)(de)(de)大截面棒材(cai)可在(zai)(zai)1025~1052℃加熱，保溫2~4小(xiao)(xiao)(xiao)時(shi)(shi)后(hou)快冷(leng)，此時(shi)(shi)可獲得充分再(zai)結晶，同時(shi)(shi)仍有(you)穩定的(de)(de)(de)高鈦、鈮的(de)(de)(de)碳化物沉淀(dian)存在(zai)(zai)。為了(le)使此合金(jin)獲得最高強度(du)，固溶處(chu)理后(hou)可再(zai)進(jin)行(xing)雙時(shi)(shi)效，第(di)一次在(zai)(zai)718~746℃時(shi)(shi)效8小(xiao)(xiao)(xiao)時(shi)(shi)，隨后(hou)以(yi)50℃/小(xiao)(xiao)(xiao)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)速度(du)冷(leng)卻到(dao)621℃,再(zai)進(jin)行(xing)保溫8小(xiao)(xiao)(xiao)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)第(di)二次時(shi)(shi)效，隨后(hou)空(kong)冷(leng)。控制適宜的(de)(de)(de)時(shi)(shi)效時(shi)(shi)間，會(hui)由于(yu)高鉻、鉬碳化物的(de)(de)(de)減少獲得良好的(de)(de)(de)耐點蝕、耐縫隙(xi)腐蝕和耐應(ying)力腐蝕性能。

四、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。