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高溫合金|Superalloy

高溫合(he)金是指以(yi)鐵、鎳、鈷為基,能在600℃以(yi)上的高溫下抗(kang)氧化(hua)、耐腐蝕(shi),并能在一(yi)定應(ying)力作用下長期工(gong)作的一(yi)類金屬材料(liao),具有優異的高溫強度,良(liang)好(hao)的抗(kang)氧化(hua)和抗(kang)熱腐蝕(shi)性(xing)能,良(liang)好(hao)的疲勞(lao)性(xing)能、斷裂韌(ren)性(xing)等綜合(he)性(xing)能,又被稱為“超合(he)金,”主要應(ying)用于航(hang)空、航(hang)天、艦船、車輛、工(gong)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(hua)學(xue)成分


   00Cr16Ni60Mo16W4 合金化學成分見下表,其特(te)點是低(di)碳(tan)、低(di)硅(gui)。


                                                                            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(de)(de)(de)(de)腐蝕數據對(dui)00Cr16Ni60Mo16W4也是適用(yong)的(de)(de)(de)(de)。表3-5-26和圖3-5-16~圖3-5-21列出了該(gai)合(he)金本身(shen)進行腐蝕試(shi)驗所取(qu)得的(de)(de)(de)(de)結(jie)果。顯然,00Cr16Ni60Mo16W4合(he)金固溶態的(de)(de)(de)(de)耐蝕特點與0Cr16Ni60Mo16W4完全一致。因此,前述 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金的(de)(de)(de)(de)耐蝕性結(jie)果仍可適用(yong)于00Cr16Ni60Mo16W4合(he)金。


表 3-5-26.jpg

圖 3-5-18.jpg

圖 3-5-20.jpg

  

  2. 局(ju)部(bu)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(fu)蝕試驗


   加(jia)速(su)(su)腐蝕(shi)(shi)試(shi)驗是(shi)(shi)為了迅速(su)(su)確定 Hastelloy C-276合(he)金(jin)的耐蝕(shi)(shi)性(xing)是(shi)(shi)否(fou)滿足工廠實(shi)際腐蝕(shi)(shi)環(huan)境(jing)的需要(yao)(yao)。加(jia)速(su)(su)腐蝕(shi)(shi)試(shi)驗所選用的介質一般(ban)要(yao)(yao)較實(shi)際使用條(tiao)件更加(jia)苛刻。對鎳鉻鉬型耐蝕(shi)(shi)合(he)金(jin)而(er)言,按規定要(yao)(yao)進行(xing)鹽酸(suan)彎曲試(shi)驗和硫酸(suan)鐵(tie)試(shi)驗。


   鹽(yan)酸彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)驗系10%沸(fei)騰(teng)HCI酸中試(shi)驗24小時,然后(hou)將試(shi)樣彎(wan)(wan)曲(qu)180°。焊(han)(han)接試(shi)樣則要求垂直于焊(han)(han)縫方向彎(wan)(wan)曲(qu),且彎(wan)(wan)曲(qu)中部(bu)位要位于熱(re)影響區(qu)。彎(wan)(wan)曲(qu)后(hou)的(de)試(shi)樣在放大10倍下觀察有無晶(jing)間開裂(lie)現(xian)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、力(li)學性能


  表 3-5-29 系 00Cr16Ni60Mo16W4 合金的室(shi)溫(wen)(wen)和(he)高溫(wen)(wen)瞬時力學性(xing)能(neng)。表 3-5-30 則(ze)系焊接金屬的力學性(xing)能(neng)。 表 3-5-31 和(he) 表 3-5-32 分別為不同熱處(chu)理條件下的低溫(wen)(wen)沖擊性(xing)能(neng)和(he)室(shi)溫(wen)(wen)硬度。


表 3-5-29.jpg

表 3-5-30.jpg


四(si)、物理性能(neng)


  00Cr16Ni60Mo16W4 合金的物理性(xing)能件下表


表 3-5-33.jpg


五、焊接性能


Hastelloy C-276合(he)金(jin)焊(han)接性能良好,可以采用(yong)(yong)通用(yong)(yong)的(de)焊(han)接方法進行焊(han)接無特殊困難。而TIG、MIG和手工(gong)電弧焊(han)則(ze)是最(zui)常用(yong)(yong)的(de)。但當(dang)用(yong)(yong)于(yu)(yu)耐蝕用(yong)(yong)途時(shi),不推(tui)薦選用(yong)(yong)乙炔焊(han)方法。焊(han)接過程中要防止(zhi)熱輸(shu)入過大,對于(yu)(yu)埋弧焊(han)更應特別注意。


六、冷(leng)熱加(jia)工及成型性能


  0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)(jin)冷加工(gong)并(bing)無特殊困難(nan)。但是,其熱(re)(re)(re)加工(gong)則是鎳基耐蝕合(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)較困難(nan)的(de)(de)一種。這(zhe)并(bing)不(bu)是由于其熱(re)(re)(re)塑(su)(su)性(xing)(xing)低,而是由于變形抗力大,加工(gong)工(gong)藝控制要求嚴(yan)格所(suo)致。圖3-5-14和(he)圖3-5-15系國(guo)內對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)(re)(re)塑(su)(su)性(xing)(xing)進(jin)行試驗所(suo)取得的(de)(de)結果(guo)。顯然,電渣重熔(rong)冶(ye)煉可明顯提高(gao)此合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)(re)(re)塑(su)(su)性(xing)(xing)。合(he)(he)金(jin)(jin)鍛態的(de)(de)熱(re)(re)(re)塑(su)(su)性(xing)(xing)高(gao)于鑄態。合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)(re)(re)加工(gong)及熱(re)(re)(re)成(cheng)型溫度以1000~1200℃為(wei)宜。


七、熱處理(li)


 在沒(mei)有特殊規定和要求的情況(kuang)下,Hastelloy C-276合(he)金(jin)進行固溶處(chu)理,即在1121℃下加熱后(hou)急冷(leng)。在此種狀(zhuang)態下,Hastelloy C-276合(he)金(jin)才具有最佳的耐蝕、力學(xue)綜合(he)性能。


八(ba)、應用


Hastelloy C-276合(he)金(jin)在(zai)冶金(jin)廠可生產板、管、絲、帶、棒材以及(ji)鍛(duan)件和鑄件。此合(he)金(jin)由于(yu)在(zai)氯化物以及(ji)含各種(zhong)(zhong)有機酸(suan)的硫(liu)酸(suan)、亞(ya)硫(liu)酸(suan)、磷(lin)酸(suan)、各種(zhong)(zhong)有機酸(suan)、高(gao)溫氟化氫(qing)等介(jie)質(zhi)中的良好的耐(nai)全面腐(fu)蝕(shi)和局(ju)部腐(fu)蝕(shi)性能,因此可制(zhi)造耐(nai)這些介(jie)質(zhi)腐(fu)蝕(shi)的各種(zhong)(zhong)容器、管道、閥(fa)門(men)、塔、槽等。