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高溫合金|Superalloy

高(gao)(gao)溫(wen)合(he)金是(shi)指以鐵(tie)、鎳、鈷為(wei)基,能(neng)在600℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)下抗氧化(hua)、耐腐蝕,并能(neng)在一(yi)定應力作用(yong)下長(chang)期工作的(de)一(yi)類(lei)金屬(shu)材料,具有優(you)異的(de)高(gao)(gao)溫(wen)強(qiang)度,良(liang)好(hao)的(de)抗氧化(hua)和抗熱(re)腐蝕性能(neng),良(liang)好(hao)的(de)疲勞性能(neng)、斷裂(lie)韌性等綜合(he)性能(neng),又被稱(cheng)為(wei)“超合(he)金,”主(zhu)要應用(yong)于航空(kong)、航天、艦船、車輛、工業燃(ran)機和能(neng)源領域。

產品分類 / 用途

GH 3304(Hastelloy C-276)

 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、化學成分


   00Cr16Ni60Mo16W4 合金化學成分見下表,其特點是低碳、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、耐蝕性能


  1. 全面(mian)腐蝕


  一般情況0Cr16Ni60Mo16W4的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕數據對00Cr16Ni60Mo16W4也(ye)是適(shi)(shi)用的(de)(de)(de)。表(biao)3-5-26和(he)圖(tu)3-5-16~圖(tu)3-5-21列出了該合金(jin)本(ben)身進(jin)行腐(fu)(fu)蝕試驗所取得的(de)(de)(de)結果。顯然,00Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)固溶態的(de)(de)(de)耐蝕特(te)點與0Cr16Ni60Mo16W4完(wan)全一致(zhi)。因(yin)此,前述 0Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)的(de)(de)(de)耐蝕性結果仍可適(shi)(shi)用于00Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)。


表 3-5-26.jpg

圖 3-5-18.jpg

圖 3-5-20.jpg

  

  2. 局部腐蝕


  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。


圖 3-5-21.jpg


  在10%FeCl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。


表 3-5-27.jpg


 3. 加(jia)速腐(fu)蝕試驗


   加(jia)速(su)腐(fu)(fu)蝕(shi)試(shi)驗(yan)(yan)是(shi)為(wei)了迅速(su)確定(ding) Hastelloy C-276合(he)金的(de)耐蝕(shi)性是(shi)否滿足工廠實際腐(fu)(fu)蝕(shi)環境的(de)需要(yao)。加(jia)速(su)腐(fu)(fu)蝕(shi)試(shi)驗(yan)(yan)所選用(yong)(yong)的(de)介質一般要(yao)較實際使用(yong)(yong)條件更加(jia)苛(ke)刻。對鎳鉻鉬型(xing)耐蝕(shi)合(he)金而言,按規定(ding)要(yao)進(jin)行(xing)鹽(yan)酸彎曲試(shi)驗(yan)(yan)和硫酸鐵(tie)試(shi)驗(yan)(yan)。


   鹽酸(suan)彎(wan)曲(qu)(qu)試(shi)驗(yan)系10%沸騰HCI酸(suan)中(zhong)試(shi)驗(yan)24小時(shi),然后將試(shi)樣彎(wan)曲(qu)(qu)180°。焊(han)接試(shi)樣則要求(qiu)垂直于焊(han)縫(feng)方向彎(wan)曲(qu)(qu),且彎(wan)曲(qu)(qu)中(zhong)部位(wei)要位(wei)于熱影(ying)響(xiang)區。彎(wan)曲(qu)(qu)后的試(shi)樣在放大10倍下觀(guan)察有無晶(jing)間開(kai)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。


表 3-5-28.jpg


三(san)、力學性能


  表(biao)(biao) 3-5-29 系(xi) 00Cr16Ni60Mo16W4 合金的(de)室溫(wen)(wen)和(he)高溫(wen)(wen)瞬時力學(xue)性能。表(biao)(biao) 3-5-30 則系(xi)焊接(jie)金屬(shu)的(de)力學(xue)性能。 表(biao)(biao) 3-5-31 和(he) 表(biao)(biao) 3-5-32 分(fen)別(bie)為不同熱處理條件(jian)下的(de)低溫(wen)(wen)沖(chong)擊性能和(he)室溫(wen)(wen)硬度。


表 3-5-29.jpg

表 3-5-30.jpg


四、物(wu)理(li)性能


  00Cr16Ni60Mo16W4 合金的物(wu)理性(xing)能件下(xia)表


表 3-5-33.jpg


五、焊接性(xing)能


Hastelloy C-276合金焊接(jie)性(xing)能(neng)良好,可(ke)以采用通(tong)用的(de)焊接(jie)方法進行焊接(jie)無特殊困難(nan)。而TIG、MIG和手(shou)工(gong)電弧焊則是最常用的(de)。但當用于耐蝕用途時,不推薦選用乙炔焊方法。焊接(jie)過程(cheng)中要防止(zhi)熱輸入過大,對(dui)于埋弧焊更應特別注意。


六(liu)、冷(leng)熱加工及成型性能(neng)


  0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)冷加(jia)(jia)工并無(wu)特(te)殊困難。但是(shi),其(qi)熱(re)加(jia)(jia)工則是(shi)鎳基耐蝕合金(jin)(jin)中較困難的(de)(de)一種(zhong)。這(zhe)并不(bu)是(shi)由于其(qi)熱(re)塑(su)性低,而是(shi)由于變形(xing)抗(kang)力大,加(jia)(jia)工工藝(yi)控制(zhi)要求嚴格所(suo)致。圖(tu)3-5-14和圖(tu)3-5-15系國(guo)內對0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)塑(su)性進行(xing)試驗所(suo)取得的(de)(de)結果(guo)。顯然,電(dian)渣重熔(rong)冶煉可(ke)明顯提高(gao)此合金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)塑(su)性。合金(jin)(jin)鍛態的(de)(de)熱(re)塑(su)性高(gao)于鑄(zhu)態。合金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)加(jia)(jia)工及(ji)熱(re)成型溫度以1000~1200℃為宜。


七、熱處理


 在(zai)沒有特(te)殊規定和要求的(de)情況下(xia)(xia),Hastelloy C-276合(he)金(jin)進行固(gu)溶處理,即在(zai)1121℃下(xia)(xia)加熱(re)后急冷。在(zai)此種狀態下(xia)(xia),Hastelloy C-276合(he)金(jin)才具(ju)有最佳的(de)耐蝕、力學綜合(he)性(xing)能。


八、應用


Hastelloy C-276合(he)金在(zai)(zai)冶金廠(chang)可(ke)生產板、管(guan)(guan)、絲、帶、棒(bang)材以(yi)及鍛(duan)件和(he)鑄(zhu)件。此(ci)合(he)金由于(yu)在(zai)(zai)氯化物以(yi)及含各(ge)種有機(ji)酸(suan)的(de)(de)硫酸(suan)、亞硫酸(suan)、磷酸(suan)、各(ge)種有機(ji)酸(suan)、高溫氟化氫(qing)等介質(zhi)中的(de)(de)良好的(de)(de)耐全(quan)面腐蝕和(he)局部(bu)腐蝕性(xing)能,因此(ci)可(ke)制造耐這(zhe)些介質(zhi)腐蝕的(de)(de)各(ge)種容(rong)器(qi)、管(guan)(guan)道、閥門、塔、槽等。