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高溫合金|Superalloy

高溫(wen)合(he)金(jin)是指以(yi)鐵、鎳、鈷為(wei)(wei)基,能(neng)(neng)(neng)在600℃以(yi)上的(de)高溫(wen)下抗(kang)氧化、耐腐(fu)蝕(shi)(shi),并能(neng)(neng)(neng)在一定應力作(zuo)用下長期工作(zuo)的(de)一類金(jin)屬材料(liao),具有優異(yi)的(de)高溫(wen)強(qiang)度(du),良好的(de)抗(kang)氧化和(he)抗(kang)熱腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)(neng),良好的(de)疲勞(lao)性(xing)能(neng)(neng)(neng)、斷裂韌性(xing)等綜合(he)性(xing)能(neng)(neng)(neng),又被稱為(wei)(wei)“超合(he)金(jin),”主要應用于航(hang)空、航(hang)天、艦(jian)船、車輛、工業(ye)燃機和(he)能(neng)(neng)(neng)源領(ling)域(yu)。

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(cheng)分


   00Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)化學(xue)成分見(jian)下表(biao),其特點是(shi)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(shi)性能


  1. 全面腐蝕


  一(yi)般情況0Cr16Ni60Mo16W4的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)數據(ju)對00Cr16Ni60Mo16W4也(ye)是適用(yong)的(de)(de)(de)。表3-5-26和圖3-5-16~圖3-5-21列(lie)出(chu)了該(gai)合(he)(he)金(jin)本身(shen)進(jin)行腐(fu)蝕(shi)試(shi)驗(yan)所(suo)取得的(de)(de)(de)結果。顯然,00Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)固(gu)溶(rong)態(tai)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)特點與(yu)0Cr16Ni60Mo16W4完全一(yi)致。因此,前述 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性結果仍可適用(yong)于(yu)00Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)。


表 3-5-26.jpg

圖 3-5-18.jpg

圖 3-5-20.jpg

  

  2. 局部腐(fu)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(su)腐蝕(shi)試驗


   加速腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗(yan)(yan)是(shi)為了迅速確定 Hastelloy C-276合金的(de)耐蝕(shi)(shi)性是(shi)否滿(man)足工廠(chang)實(shi)際(ji)(ji)腐(fu)蝕(shi)(shi)環境的(de)需要(yao)。加速腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗(yan)(yan)所選用的(de)介(jie)質一般要(yao)較實(shi)際(ji)(ji)使用條(tiao)件更加苛刻。對鎳鉻鉬型耐蝕(shi)(shi)合金而言(yan),按規定要(yao)進行鹽酸彎曲試驗(yan)(yan)和硫(liu)酸鐵試驗(yan)(yan)。


   鹽酸彎曲(qu)試(shi)(shi)驗系10%沸騰HCI酸中試(shi)(shi)驗24小(xiao)時,然后將試(shi)(shi)樣彎曲(qu)180°。焊接試(shi)(shi)樣則要求(qiu)垂直于焊縫方向(xiang)彎曲(qu),且彎曲(qu)中部位要位于熱影(ying)響區。彎曲(qu)后的試(shi)(shi)樣在放大10倍下(xia)觀察有無晶(jing)間開裂現象(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、力學(xue)性(xing)能


  表(biao) 3-5-29 系 00Cr16Ni60Mo16W4 合金的室(shi)(shi)溫(wen)(wen)(wen)和高(gao)溫(wen)(wen)(wen)瞬(shun)時力(li)學性(xing)能(neng)。表(biao) 3-5-30 則系焊接(jie)金屬(shu)的力(li)學性(xing)能(neng)。 表(biao) 3-5-31 和 表(biao) 3-5-32 分別(bie)為不同熱處理(li)條件下的低溫(wen)(wen)(wen)沖(chong)擊性(xing)能(neng)和室(shi)(shi)溫(wen)(wen)(wen)硬度(du)。


表 3-5-29.jpg

表 3-5-30.jpg


四(si)、物(wu)理性能


  00Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金的物(wu)理性能件下表


表 3-5-33.jpg


五、焊接(jie)性能


Hastelloy C-276合金焊(han)接(jie)性(xing)能良好,可(ke)以采用(yong)通(tong)用(yong)的(de)焊(han)接(jie)方法(fa)進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)無特殊困難。而TIG、MIG和(he)手工電弧焊(han)則是最常用(yong)的(de)。但當用(yong)于(yu)耐蝕用(yong)途時(shi),不推(tui)薦(jian)選用(yong)乙炔焊(han)方法(fa)。焊(han)接(jie)過(guo)程(cheng)中要防止熱(re)輸入過(guo)大,對于(yu)埋弧焊(han)更應特別(bie)注意。


六、冷熱加工(gong)及成(cheng)型性(xing)能


  0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)冷加工(gong)并(bing)無特(te)殊困(kun)難(nan)。但是,其(qi)熱加工(gong)則(ze)是鎳基(ji)耐蝕(shi)合(he)金(jin)中較困(kun)難(nan)的(de)(de)一種(zhong)。這(zhe)并(bing)不是由(you)于其(qi)熱塑性(xing)低,而是由(you)于變形抗力(li)大(da),加工(gong)工(gong)藝控制要求嚴(yan)格所致。圖3-5-14和(he)圖3-5-15系國內(nei)對(dui)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)的(de)(de)熱塑性(xing)進行(xing)試(shi)驗所取得的(de)(de)結果。顯然,電渣重熔冶煉可明顯提高此合(he)金(jin)的(de)(de)熱塑性(xing)。合(he)金(jin)鍛態的(de)(de)熱塑性(xing)高于鑄(zhu)態。合(he)金(jin)的(de)(de)熱加工(gong)及熱成(cheng)型溫度以1000~1200℃為宜。


七、熱(re)處理


 在沒有特殊規定和要(yao)求(qiu)的情(qing)況下,Hastelloy C-276合金進(jin)行固(gu)溶處理(li),即在1121℃下加熱(re)后急冷。在此種狀(zhuang)態下,Hastelloy C-276合金才具有最佳的耐蝕、力學綜合性能。


八(ba)、應用(yong)


Hastelloy C-276合金(jin)在(zai)冶金(jin)廠可(ke)生產板、管、絲、帶、棒(bang)材以及(ji)鍛(duan)件和鑄件。此合金(jin)由于在(zai)氯化物以及(ji)含(han)各種有(you)機酸的硫(liu)酸、亞(ya)硫(liu)酸、磷酸、各種有(you)機酸、高溫氟化氫等介質(zhi)(zhi)中(zhong)的良好(hao)的耐全(quan)面腐蝕(shi)和局(ju)部腐蝕(shi)性能,因此可(ke)制造耐這些介質(zhi)(zhi)腐蝕(shi)的各種容(rong)器、管道、閥門(men)、塔、槽等。