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高溫合金|Superalloy

高(gao)(gao)溫合金(jin)是(shi)指(zhi)以(yi)鐵(tie)、鎳、鈷為基(ji),能在(zai)600℃以(yi)上的高(gao)(gao)溫下抗氧(yang)化(hua)、耐(nai)腐蝕,并(bing)能在(zai)一(yi)定應力(li)作用(yong)下長期工作的一(yi)類(lei)金(jin)屬材料(liao),具有優異的高(gao)(gao)溫強(qiang)度(du),良好的抗氧(yang)化(hua)和抗熱(re)腐蝕性(xing)能,良好的疲(pi)勞性(xing)能、斷裂韌(ren)性(xing)等綜合性(xing)能,又被(bei)稱為“超合金(jin),”主要應用(yong)于(yu)航空、航天、艦船(chuan)、車輛、工業燃機和能源領域。

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(fen)


   00Cr16Ni60Mo16W4 合金化學成(cheng)分見下表,其(qi)特(te)點是低(di)碳、低(di)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(quan)面(mian)腐蝕


  一般情況0Cr16Ni60Mo16W4的腐(fu)蝕數據對00Cr16Ni60Mo16W4也是(shi)適用的。表3-5-26和(he)圖3-5-16~圖3-5-21列出了(le)該(gai)合金本身(shen)進行腐(fu)蝕試驗所取得(de)的結(jie)果。顯然,00Cr16Ni60Mo16W4合金固溶(rong)態的耐蝕特點與0Cr16Ni60Mo16W4完全一致。因此,前(qian)述(shu) 0Cr16Ni60Mo16W4 合金的耐蝕性結(jie)果仍可適用于(yu)00Cr16Ni60Mo16W4合金。


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. 加速腐蝕(shi)試(shi)驗


   加速腐蝕(shi)試驗(yan)(yan)是為了迅(xun)速確定(ding) Hastelloy C-276合金(jin)的耐(nai)蝕(shi)性是否滿足工廠實際腐蝕(shi)環境的需要。加速腐蝕(shi)試驗(yan)(yan)所(suo)選用的介質一般(ban)要較實際使用條(tiao)件更加苛刻(ke)。對鎳鉻鉬型耐(nai)蝕(shi)合金(jin)而言,按規定(ding)要進行鹽酸彎曲試驗(yan)(yan)和硫酸鐵試驗(yan)(yan)。


   鹽酸(suan)彎曲試(shi)驗系10%沸騰HCI酸(suan)中試(shi)驗24小時,然(ran)后(hou)將試(shi)樣(yang)彎曲180°。焊接試(shi)樣(yang)則要(yao)求垂直于焊縫(feng)方向彎曲,且彎曲中部位(wei)要(yao)位(wei)于熱影響區。彎曲后(hou)的(de)試(shi)樣(yang)在放(fang)大10倍下觀(guan)察有無晶間開裂(lie)現象(xiang)。


   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、力(li)學(xue)性(xing)能(neng)


  表 3-5-29 系 00Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)的(de)室溫和高溫瞬(shun)時力(li)學(xue)性(xing)能(neng)(neng)。表 3-5-30 則(ze)系焊接(jie)金(jin)屬的(de)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)(neng)。 表 3-5-31 和 表 3-5-32 分(fen)別(bie)為不同(tong)熱(re)處(chu)理條件(jian)下的(de)低溫沖(chong)擊性(xing)能(neng)(neng)和室溫硬度。


表 3-5-29.jpg

表 3-5-30.jpg


四(si)、物理性能(neng)


  00Cr16Ni60Mo16W4 合金的物理(li)性(xing)能(neng)件下(xia)表


表 3-5-33.jpg


五、焊接性能


Hastelloy C-276合金焊(han)接(jie)(jie)性(xing)能良好,可以(yi)采用(yong)(yong)通用(yong)(yong)的(de)焊(han)接(jie)(jie)方法(fa)進(jin)行焊(han)接(jie)(jie)無特殊困(kun)難。而TIG、MIG和手工(gong)電弧焊(han)則是最常用(yong)(yong)的(de)。但當用(yong)(yong)于(yu)耐蝕用(yong)(yong)途時,不推薦選用(yong)(yong)乙(yi)炔焊(han)方法(fa)。焊(han)接(jie)(jie)過程中要防(fang)止熱輸入過大,對于(yu)埋弧焊(han)更應特別注(zhu)意(yi)。


六、冷熱加(jia)工及成(cheng)型性能


  0Cr16Ni60Mo16W4合金冷加工(gong)并無特(te)殊困難。但是(shi),其熱(re)(re)(re)加工(gong)則是(shi)鎳基耐(nai)蝕合金中較困難的(de)(de)一種(zhong)。這并不是(shi)由(you)于(yu)(yu)其熱(re)(re)(re)塑(su)性(xing)(xing)低,而是(shi)由(you)于(yu)(yu)變形抗(kang)力(li)大,加工(gong)工(gong)藝(yi)控制要求嚴格所致。圖3-5-14和圖3-5-15系國(guo)內對(dui)0Cr16Ni60Mo16W4合金的(de)(de)熱(re)(re)(re)塑(su)性(xing)(xing)進行試(shi)驗所取得的(de)(de)結(jie)果。顯(xian)然,電渣(zha)重熔冶煉可明顯(xian)提高(gao)此(ci)合金的(de)(de)熱(re)(re)(re)塑(su)性(xing)(xing)。合金鍛態的(de)(de)熱(re)(re)(re)塑(su)性(xing)(xing)高(gao)于(yu)(yu)鑄態。合金的(de)(de)熱(re)(re)(re)加工(gong)及熱(re)(re)(re)成型(xing)溫度以(yi)1000~1200℃為宜。


七、熱處理(li)


 在沒(mei)有(you)(you)特(te)殊規定和要求的情況下,Hastelloy C-276合(he)金進(jin)行固溶(rong)處理(li),即在1121℃下加(jia)熱后(hou)急冷。在此(ci)種狀態下,Hastelloy C-276合(he)金才具有(you)(you)最佳(jia)的耐(nai)蝕(shi)、力學綜合(he)性能(neng)。


八、應用


Hastelloy C-276合(he)金在冶金廠可生產(chan)板、管、絲、帶(dai)、棒材以及鍛(duan)件(jian)和(he)鑄件(jian)。此合(he)金由(you)于在氯(lv)化(hua)(hua)物以及含各(ge)(ge)種(zhong)有機(ji)酸(suan)的(de)(de)硫酸(suan)、亞(ya)硫酸(suan)、磷酸(suan)、各(ge)(ge)種(zhong)有機(ji)酸(suan)、高溫氟化(hua)(hua)氫等(deng)介質中的(de)(de)良好的(de)(de)耐全面腐蝕和(he)局部腐蝕性能,因此可制造耐這些介質腐蝕的(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)容器、管道、閥門、塔、槽等(deng)。