哈(ha)氏(shi)合(he)(he)(he)金(jin)是一種(zhong)鎳基耐腐(fu)蝕(shi)合(he)(he)(he)金(jin),主(zhu)要分成鎳-鉻(ge)合(he)(he)(he)金(jin)與鎳鉻(ge)鉬合(he)(he)(he)金(jin)兩大類。哈(ha)氏(shi)合(he)(he)(he)金(jin)具(ju)有良好的抗(kang)腐(fu)蝕(shi)性和熱(re)穩定性,多用于航空事業(ye)(ye),化學領域等。哈(ha)氏(shi)合(he)(he)(he)金(jin)(Hastelloy alloy)就是美國哈(ha)氏(shi)合(he)(he)(he)金(jin)國際公司(si)所生產(chan)的鎳基耐蝕(shi)合(he)(he)(he)金(jin)的商(shang)業(ye)(ye)牌號的統稱。
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合(he)金與前述(shu)鎳(nie)鉬耐(nai)蝕合(he)金不同,是(shi)一種有優良耐(nai)蝕性且高(gao)溫(wen)高(gao)強度、低熱膨脹的(de)沉淀硬化(hua)型耐(nai)蝕、耐(nai)熱合(he)金。
此合金在時效態(這是與固溶態使用的前述各種鎳鉬合金,包括成分相近的Hastelloy B10合金最主要的差別)其室溫到650℃的強度約為固溶態 Hastelloy B和 Hastelloy C-276的2~3倍。在H2SO4、HCl、HF、H3PO4等酸中以及氟化物熔鹽中均具有良好耐蝕性。
一、化(hua)學成分(fen)和組織特點
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合(he)金的化學成分(fen)見表(biao)3-4-49。從(cong)化學成分(fen)中可看出,此合(he)金與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6 (Hastelloy B10)合(he)金相較(jiao)除鎳、鉬(mu)、鉻近似外(wai),不僅含鐵量低而且還含有鈷等元素。
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 化學成(cheng)分 | |||||||||||
合金名稱 | Ni | Mo | Cr | Fe | Co | Mn | Si | Al | C | B | Cu |
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2) Haynes 242 | 65 | 24~28 | 7.0~9.0 | ≤2.00 | ≤2.5 | ≤0.8 | ≤0.8 | ≤0.5 | ≤0.03 | ≤0.006 | ≤0.5 |
此合(he)金(jin)(jin)固(gu)溶態與(yu)鎳(nie)鉬型(xing)耐蝕合(he)金(jin)(jin)相(xiang)同,但時(shi)效后會(hui)有(you)Ni2(Mo,Cr)型(xing)金(jin)(jin)屬間相(xiang)在基(ji)體上沉淀(dian)。由于此金(jin)(jin)屬間相(xiang)非常細小,只有(you)用(yong)電子顯微鏡才能觀察到(見圖3-4-41中(zhong)黑色突(tu)出的(de)質點),此相(xiang)是此合(he)金(jin)(jin)的(de)強(qiang)化相(xiang)。
二、耐腐蝕(shi)性能
1. 在酸溶液中
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在各種(zhong)酸溶(rong)液(ye)中的試驗結果見表(biao)3-4-50和(he)表(biao)3-4-51 以(yi)及圖(tu)3-4-42和(he)圖(tu) 3-4-43。
2. 在高溫(wen)氟(fu)化(hua)氫氣和氯化(hua)物(wu)熔鹽(yan)中的耐蝕性(xing)
由(you)于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)高鉬量并含有(you)8%Cr,因而在(zai)高溫HF氣中和高溫氟化物熔鹽(KCl-KF-NaF)中的(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)較其他一些耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)合(he)(he)金(jin)(jin)為優(you)。在(zai)10℃,70%HF 氣中試(shi)驗136h后(hou)的(de)結果見表(biao)3-4-52。可以看出,0Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)優(you)于含~15%Cr的(de)簡單的(de)鎳鉻(ge)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)合(he)(he)金(jin)(jin)Inconel 600 (0Cr15Ni75Fe),也優(you)于高鉻(ge)量而鉬量較低的(de)鎳鉻(ge)鉬型合(he)(he)金(jin)(jin) Inconel 625和 Hastelloy C-22。
3. 高溫抗氮化性
表3-4-53列出了在(zai)(zai)980℃(流動的(de)氨中(zhong))試驗168小時后的(de)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)表面氮(dan)化情況。可以看(kan)出,在(zai)(zai)所試驗的(de)合(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong),00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)抗氮(dan)化性是(shi)最好(hao)的(de),這主要是(shi)由于(yu)242合(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)的(de)鎳基和(he)低鉻(ge)量。
4. 高溫抗氧化性
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在(zai)≤815℃下具有良好的(de)抗氧化性,因此在(zai)連續(xu)或斷續(xu)工作(zuo)條件下不需要采取任(ren)何表(biao)面防護措施。
采用圖3-4-44 的金(jin)相法(fa)來評定的高溫抗氧化性(xing)并得到表3-4-54 的結(jie)果。可以看出,在所試驗條件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金(jin)的抗氧化性(xing)要(yao)遠比(bi) Hastelloy B合(he)金(jin)為優,顯然(ran)這(zhe)主要(yao)是與(yu)242合(he)金(jin)含有8%Cr且鉬量較低(di)有關。
三、力學性能(neng)
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金(jin)的(de)(de)棒材(cai)(cai)(和環件)、熱軋(ya)板、冷(leng)軋(ya)板材(cai)(cai)固溶+650℃時效48小(xiao)時的(de)(de)拉伸性(xing)能見表3-4-55~表3-4-57。表3-4-58則(ze)系此合(he)金(jin)冷(leng)軋(ya)板固溶態、固溶十冷(leng)加(jia)工、固溶十冷(leng)加(jia)工十時效態的(de)(de)拉伸性(xing)能。而圖(tu)3-4-45 則(ze)系此合(he)金(jin)的(de)(de)瞬時高溫強度與 Hastelloy B和 Hastelloy C-2000 合(he)金(jin)的(de)(de)對比(bi)試驗結果。
表3-4-59指出(chu)了(le)00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金(jin)經650℃長期加熱(re)后的(de)抗拉(la)性(xing)(xing)能和沖擊性(xing)(xing)能,可以看(kan)出(chu),隨650℃加熱(re)時(shi)間(jian)的(de)增長,合(he)金(jin)的(de)強度提(ti)高(gao),塑性(xing)(xing)有所降(jiang)低(di),而(er)韌性(xing)(xing)下降(jiang)最為明顯,經650℃ 8000h加熱(re)后,韌性(xing)(xing)的(de)損失達60%。
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金(jin)的高(gao)溫(wen)(wen)持久(jiu)性能(neng)見圖3-4-46。可以看出,在所試(shi)驗的條件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金(jin)的高(gao)溫(wen)(wen)持久(jiu)強(qiang)度低于高(gao)溫(wen)(wen)(熱強(qiang))合(he)金(jin)Inconel 718 (0Cr20Ni53Mo3Nb5AlTi),但高(gao)于所試(shi)驗的 Hastelloy B等合(he)金(jin)。
研究表明(ming),00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金時效態的強(qiang)度約為固溶(rong)態的兩(liang)倍,按此時效態的高(gao)溫(wen)強(qiang)度性能此合(he)金可用到≤705℃。
四、冷(leng)加工(gong)和(he)成型性
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)固(gu)溶(rong)態與(yu) Hastelloy B10相(xiang)似,具有良好的(de)冷、熱加(jia)工(gong)(gong)和成(cheng)型(xing)性。熱加(jia)工(gong)(gong)溫(wen)(wen)度可在980~1230℃間的(de)較高溫(wen)(wen)度下進(jin)(jin)行。但(dan)若為了獲得細晶粒結(jie)構,熱加(jia)工(gong)(gong)終(zhong)止(zhi)溫(wen)(wen)度可在熱加(jia)工(gong)(gong)溫(wen)(wen)度范圍內的(de)下限溫(wen)(wen)度進(jin)(jin)行。由于此合金(jin)固(gu)溶(rong)態也具有良好的(de)冷塑性,故也極(ji)易冷加(jia)工(gong)(gong)。但(dan)無論是熱加(jia)工(gong)(gong)還(huan)是冷加(jia)工(gong)(gong)材,在時(shi)效前均(jun)需先進(jin)(jin)行固(gu)溶(rong)處理。
五、熱處(chu)理工(gong)藝
除有特(te)殊要(yao)求外,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金(jin)均(jun)需(xu)進行最終熱處理(li)。熱處理(li)工藝(yi)為(wei)925~1120℃加熱保(bao)溫(wen)(wen)(wen)后(hou)(hou)空冷(leng)(leng)或水冷(leng)(leng)(高(gao)截面尺寸者)。此合(he)金(jin)固(gu)溶處理(li)后(hou)(hou)的時效溫(wen)(wen)(wen)度為(wei)650℃x24~48小時保(bao)溫(wen)(wen)(wen)后(hou)(hou)空冷(leng)(leng)。
六、焊接性能
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金具有良好的(de)(de)焊(han)(han)(han)接性(xing)能(neng)(neng),合(he)(he)金在(zai)固溶(rong)(rong)狀態下可采用(yong)GTAW和GMAW工藝進行焊(han)(han)(han)接,建議(yi)(yi)采用(yong)化學成(cheng)分匹配的(de)(de)焊(han)(han)(han)絲。由于(yu)埋弧焊(han)(han)(han)和氧(乙)炔(gui)焊(han)(han)(han)熱輸(shu)入高,不推薦用(yong)于(yu)焊(han)(han)(han)接此(ci)合(he)(he)金。焊(han)(han)(han)接時(shi)(shi)層間溫度要(yao)≤95℃.由于(yu)00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金一般系在(zai)固溶(rong)(rong)十時(shi)(shi)效(xiao)態使用(yong),建議(yi)(yi)焊(han)(han)(han)后(hou)時(shi)(shi)效(xiao)前要(yao)進行固溶(rong)(rong)處理,以獲得良好的(de)(de)焊(han)(han)(han)接接頭和母材整體的(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)。
七、物理性(xing)能
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)的物(wu)理(li)性能見表 3-4-60。
八、應(ying)用
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)合(he)(he)金(jin)作為(wei)高(gao)(gao)溫(耐(nai)(nai)(nai)熱)合(he)(he)金(jin)使(shi)用(yong)(yong)經固溶+時效處理后可用(yong)(yong)于(yu)航空和(he)航天(tian)工業中,若(ruo)作為(wei)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)合(he)(he)金(jin)使(shi)用(yong)(yong)則為(wei)固溶處理態(tai),其用(yong)(yong)途(tu)基(ji)本上(shang)與前(qian)述00Mo24Ni60Cr8Fe6(Hastelloy B10)合(he)(he)金(jin)相似(si),可用(yong)(yong)于(yu)耐(nai)(nai)(nai)氫氟(fu)(fu)酸和(he)耐(nai)(nai)(nai)氟(fu)(fu)化(hua)物熔(rong)鹽(yan)的環境中。由于(yu)此合(he)(he)金(jin)具有的高(gao)(gao)強(qiang)度(du),已用(yong)(yong)于(yu)既耐(nai)(nai)(nai)氟(fu)(fu)化(hua)物腐蝕(shi)又要求高(gao)(gao)強(qiang)度(du)的構件,效果良(liang)好。