高(gao)溫合金(jin)是指以(yi)(yi)鐵、鎳、鈷為基,能(neng)在600℃以(yi)(yi)上的(de)高(gao)溫下抗氧化、耐腐蝕(shi)(shi),并(bing)能(neng)在一定應力作用下長期工作的(de)一類金(jin)屬(shu)材料,具有優異的(de)高(gao)溫強度,良(liang)(liang)好(hao)的(de)抗氧化和抗熱腐蝕(shi)(shi)性能(neng),良(liang)(liang)好(hao)的(de)疲勞性能(neng)、斷裂韌性等綜合性能(neng),又被稱為“超(chao)合金(jin),”主要應用于航空、航天、艦(jian)船、車輛、工業燃機和能(neng)源(yuan)領域。
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(hua)學成分見下表,其特(te)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(quan)面腐蝕
一般情況0Cr16Ni60Mo16W4的腐蝕數據對(dui)00Cr16Ni60Mo16W4也是適(shi)用的。表3-5-26和圖3-5-16~圖3-5-21列出了(le)該合(he)金本(ben)身進行腐蝕試驗所(suo)取得的結果(guo)。顯然,00Cr16Ni60Mo16W4合(he)金固溶態的耐(nai)蝕特點與0Cr16Ni60Mo16W4完(wan)全(quan)一致。因此,前(qian)述 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金的耐(nai)蝕性結果(guo)仍可適(shi)用于00Cr16Ni60Mo16W4合(he)金。
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。
在10%FeCl3 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。
3. 加速腐(fu)蝕試驗
加(jia)速腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗(yan)是為了迅速確定(ding) Hastelloy C-276合金的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性是否滿足(zu)工(gong)廠(chang)實際腐(fu)蝕(shi)(shi)環境的(de)(de)需要。加(jia)速腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗(yan)所選用的(de)(de)介質一般(ban)要較實際使用條件更(geng)加(jia)苛(ke)刻。對鎳鉻鉬型(xing)耐蝕(shi)(shi)合金而言(yan),按(an)規定(ding)要進行(xing)鹽(yan)酸彎曲試驗(yan)和硫(liu)酸鐵試驗(yan)。
鹽酸彎(wan)曲(qu)試(shi)驗系10%沸騰HCI酸中試(shi)驗24小時,然后將試(shi)樣(yang)(yang)彎(wan)曲(qu)180°。焊(han)接試(shi)樣(yang)(yang)則要(yao)求垂直于焊(han)縫(feng)方向彎(wan)曲(qu),且彎(wan)曲(qu)中部位(wei)要(yao)位(wei)于熱影響區。彎(wan)曲(qu)后的(de)試(shi)樣(yang)(yang)在放大10倍下觀(guan)察(cha)有無(wu)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。
三、力學性能
表(biao) 3-5-29 系 00Cr16Ni60Mo16W4 合金的(de)室溫(wen)和(he)(he)高(gao)溫(wen)瞬(shun)時力學(xue)(xue)性能(neng)。表(biao) 3-5-30 則系焊接金屬的(de)力學(xue)(xue)性能(neng)。 表(biao) 3-5-31 和(he)(he) 表(biao) 3-5-32 分別為不(bu)同熱處理條件(jian)下的(de)低溫(wen)沖擊性能(neng)和(he)(he)室溫(wen)硬度。
四(si)、物理性能(neng)
00Cr16Ni60Mo16W4 合金的物理性能件(jian)下表(biao)
五、焊接(jie)性能
Hastelloy C-276合金焊(han)(han)接性能(neng)良好,可(ke)以采用(yong)(yong)(yong)通用(yong)(yong)(yong)的焊(han)(han)接方(fang)法(fa)進(jin)行(xing)焊(han)(han)接無特(te)殊困難。而TIG、MIG和(he)手工電弧焊(han)(han)則是最常用(yong)(yong)(yong)的。但當(dang)用(yong)(yong)(yong)于耐蝕用(yong)(yong)(yong)途(tu)時,不推薦選(xuan)用(yong)(yong)(yong)乙炔焊(han)(han)方(fang)法(fa)。焊(han)(han)接過(guo)程(cheng)中要(yao)防止熱輸(shu)入過(guo)大,對于埋弧焊(han)(han)更(geng)應特(te)別注意。
六、冷(leng)熱加(jia)工及成型性能
0Cr16Ni60Mo16W4合金冷加(jia)(jia)(jia)(jia)工并(bing)(bing)無(wu)特殊困(kun)難。但是,其(qi)熱加(jia)(jia)(jia)(jia)工則是鎳基(ji)耐蝕合金中較困(kun)難的一種。這并(bing)(bing)不是由于(yu)其(qi)熱塑性低,而是由于(yu)變形抗力大(da),加(jia)(jia)(jia)(jia)工工藝控制要求(qiu)嚴格所致。圖(tu)3-5-14和(he)圖(tu)3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合金的熱塑性進行試驗所取得(de)的結果。顯(xian)然,電渣(zha)重熔冶煉(lian)可明顯(xian)提高此合金的熱塑性。合金鍛態(tai)的熱塑性高于(yu)鑄態(tai)。合金的熱加(jia)(jia)(jia)(jia)工及熱成型溫度以1000~1200℃為宜(yi)。
七、熱處理
在(zai)沒(mei)有特殊規定和(he)要求(qiu)的情況下(xia),Hastelloy C-276合(he)(he)金進行固溶處(chu)理,即(ji)在(zai)1121℃下(xia)加熱后急冷。在(zai)此(ci)種狀態下(xia),Hastelloy C-276合(he)(he)金才具有最佳的耐(nai)蝕(shi)、力(li)學綜合(he)(he)性能。
八、應用
Hastelloy C-276合金(jin)在冶金(jin)廠可生產板(ban)、管、絲(si)、帶(dai)、棒材以及鍛件(jian)(jian)和鑄件(jian)(jian)。此合金(jin)由于在氯化物(wu)以及含(han)各種(zhong)有(you)機(ji)酸(suan)的(de)(de)硫(liu)酸(suan)、亞硫(liu)酸(suan)、磷(lin)酸(suan)、各種(zhong)有(you)機(ji)酸(suan)、高溫氟化氫等介(jie)質(zhi)中(zhong)的(de)(de)良好的(de)(de)耐(nai)全面(mian)腐蝕和局部腐蝕性能(neng),因此可制造耐(nai)這(zhe)些介(jie)質(zhi)腐蝕的(de)(de)各種(zhong)容(rong)器(qi)、管道(dao)、閥(fa)門、塔(ta)、槽等。