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NS 142 (Incoloy 825)

 （0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti ）、NS 142、Incoloy 825合金 是一種用鈦穩定化的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu耐蝕合金。國外稱作 Incoloy 825,也稱作 Ni-O-nel 825或 Ni-O-nel合金。中國國標牌號為GB NS 142。此合金具有良好的耐全面腐蝕和局部腐蝕性能且工藝性能良好，因此，在化學、能源、石油化工、濕法冶金工業中得到了廣泛應用。

一、化學成分和組織特點

 合(he)(he)(he)金(jin)的化(hua)學成分(fen)列于(yu)表2-4-66。合(he)(he)(he)金(jin)成分(fen)中的鎳(nie)當量(liang)和(he)鉻當量(liang)的平衡關(guan)系，決定了此合(he)(he)(he)金(jin)在固溶條件下為純奧(ao)氏(shi)體組織。但在中溫時效時，會在奧(ao)氏(shi)體基(ji)體和(he)晶間上(shang)析出碳(tan)化(hua)物(wu)和(he)金(jin)屬(shu)間化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)，這些沉淀相會危害合(he)(he)(he)金(jin)的力學性能(neng)(neng)和(he)耐蝕性能(neng)(neng)。

二(er)、耐(nai)腐蝕性能

  1. 全面腐蝕

    ①. 大氣 

        此(ci)合(he)金耐鄉村、工業和海(hai)洋環境的(de)大氣(qi)腐蝕(shi)，但在(zai)含氯(lv)化物高的(de)大氣(qi)中，尤其是在(zai)潮(chao)濕(shi)的(de)大氣(qi)中，此(ci)合(he)金會產(chan)生(sheng)很淺的(de)點蝕(shi)，見表2-4-67。

   ②. 淡水

    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金耐淡水腐蝕，包括腐蝕性最強的含游離的CO₂、鐵的化合物和氯化物、自然水以及含雜質的各種工業冷卻水，其腐蝕速度通常低于0.0025mm/a.

   ③. 海水(shui) 

    表2-4-68給出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金在(zai)(zai)各(ge)種海(hai)水中的耐蝕(shi)性。此合(he)金在(zai)(zai)高速海(hai)水中耐蝕(shi)，在(zai)(zai)靜止和低速海(hai)水中或有污染(ran)的海(hai)水條件下會產生一定的腐(fu)蝕(shi)。

   ④. 硫酸

    在硫酸中，此合金的耐蝕性大體相當于0Cr22Ni47Mo6.5Cu2Nb2，但使用溫度稍低。圖2-4-45和圖2-4-46以及表2-4-69給出了此合金在通氣純硫酸中的腐蝕試驗結果。在不通氣的純硫酸中，基于大量的實驗室和工廠設備運行經驗的統計規律，0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在50℃以下的所有濃度的酸中的腐蝕速率小于0.15mm/a,具有可靠的耐蝕性；在沸騰溫度，濃度小于40%的硫酸中的腐蝕速率為0.5mm/a,屬于耐蝕范圍；在60%和80%的H₂SO₄中，只能用于65℃以下。在65℃充空氣的硫酸中，當濃度小于20%時，隨濃度的增加對合金的耐蝕性無明顯影響，在40%以上的硫酸中，隨濃度的提高合金的腐蝕加劇，見表2-4-70。

    硫酸在實際應用中，常含有各種雜質，除氯化物雜質外，所含的HNO₃、Fe₂(SO4)₃、CuSO₄、硝酸鹽、過硫酸鹽、高錳酸鹽等均可促進合金鈍化從而減少腐蝕，在此種環境中合金的使用溫度較在純H₂SO₄中可相應提高，見表2-4-71。而氯化物雜質，因其形成HCl將急劇加速合金的腐蝕。

  ⑤. 磷(lin)酸

    在試劑級磷酸中，此合金在低于85%的H₃PO₄中，直到沸騰溫度都是耐蝕的，見圖2-4-47和表2-4-72。表2-4-73為此合金在濕法磷酸工廠中的現場試驗數據，在含F-和其他雜質的料漿中0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti亦具有較好的耐蝕性，但不如前述高鉻的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu合金。

   ⑥. 鹽酸 

   表2-4-74列出了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在(zai)不同濃度鹽酸中的實驗室(shi)結果。此合金僅(jin)在(zai)室(shi)溫的稀酸溶液中可以使(shi)用。實驗表明，充(chong)氣加速了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)鹽酸中的腐(fu)(fu)蝕，例如在(zai)5mol/L HCl、室(shi)溫、N2飽和的條(tiao)件下的腐(fu)(fu)蝕速率（72h)僅(jin)為0.006mm/a,而在(zai)用空氣飽和的酸中卻為0.53mm/a,耐(nai)蝕性迅速下降。

   ⑦. 氫氟(fu)酸和(he)氟(fu)硅酸

  此合金在(zai)氫氟(fu)(fu)(fu)酸(suan)中(zhong)耐蝕性(xing)(xing)不佳(jia)，僅在(zai)少數(shu)條件下具有中(zhong)等耐蝕性(xing)(xing)，一般不推(tui)薦在(zai)純氫氟(fu)(fu)(fu)酸(suan)中(zhong)使用。氟(fu)(fu)(fu)硅酸(suan)的腐蝕性(xing)(xing)較氫氟(fu)(fu)(fu)酸(suan)輕，在(zai)含有雜質的氟(fu)(fu)(fu)硅酸(suan)中(zhong)，此合金耐蝕性(xing)(xing)良好，可以(yi)用到60℃。0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在(zai)氫氟(fu)(fu)(fu)酸(suan)、氟(fu)(fu)(fu)硅酸(suan)及含氫氟(fu)(fu)(fu)酸(suan)介質中(zhong)的耐蝕性(xing)(xing)見表2-4-75。

   ⑧. 亞硫酸

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti耐濕SO₂和亞硫酸溶液的腐蝕，適用范圍很廣，尤其是在含有H₂SO₄的亞硫酸溶液中，此合金的耐蝕性優于含有相同鉻、鉬而不含銅的合金。在亞硫酸和含亞硫酸的介質中的腐蝕數據見表2-4-76。

   ⑨. 硝酸

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金(jin)在沸騰溫(wen)(wen)度(du)的(de)所有(you)濃度(du)的(de)硝(xiao)(xiao)酸中(zhong)(zhong)（包括66%HNO3)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)。在稀(xi)硝(xiao)(xiao)酸中(zhong)(zhong)可以(yi)使用(yong)到沸點(dian)以(yi)上(shang)的(de)溫(wen)(wen)度(du)，在室(shi)溫(wen)(wen)發(fa)(fa)煙硝(xiao)(xiao)酸和(he)70℃加緩(huan)蝕(shi)(shi)劑的(de)發(fa)(fa)煙硝(xiao)(xiao)酸中(zhong)(zhong)，也呈(cheng)(cheng)現(xian)出(chu)較好(hao)的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)。此合金(jin)的(de)耐硝(xiao)(xiao)酸腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能見表(biao)2-4-77和(he)表(biao)2-4-78及圖2-4-48。鑒(jian)于通常的(de)18-8C-Ni不(bu)銹鋼具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)耐硝(xiao)(xiao)酸腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能，在純(chun)HNO3中(zhong)(zhong)不(bu)采(cai)用(yong)此合金(jin)。在含有(you)各種雜質(zhi)和(he)添加物的(de)HNO3中(zhong)(zhong)，OC-21N42M03Cu2Ti呈(cheng)(cheng)現(xian)出(chu)良(liang)好(hao)的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)，優于Cr-Ni奧氏體不(bu)銹鋼，常被采(cai)用(yong)，見表(biao)2-4-79。

   ⑩. 有機酸和化(hua)合物

   在有機酸和化合物(wu)中，此合金表現出高度(du)的(de)耐(nai)蝕性，可以在很(hen)寬的(de)溫度(du)范圍內(nei)應用。在沸騰溫度(du)時，除在10%草(cao)酸中外，在大(da)多數10%的(de)有機酸中均耐(nai)蝕，在有機加工的(de)過程中也呈現出優良的(de)耐(nai)蝕性，工廠試驗結果見表 2-4-81 。

  2. 晶間腐蝕(shi)

   在(zai)(zai)(zai)1150~1204℃固溶處(chu)理(li)條(tiao)件下對(dui)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)不敏感(gan)，當(dang)中溫敏化(hua)(hua)處(chu)理(li)1h時，如(ru)760℃,在(zai)(zai)(zai)晶(jing)(jing)界(jie)上(shang)將出現富鉻的(de)M23C6沉淀(dian)，進而導致在(zai)(zai)(zai)沸騰(teng)65%HNO3中的(de)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。然而在(zai)(zai)(zai)敏化(hua)(hua)前940℃穩(wen)定化(hua)(hua)處(chu)理(li)1小時，可防止敏化(hua)(hua)引(yin)起(qi)的(de)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。圖2-4-49 指出了原(yuan)始固溶退火狀(zhuang)態(tai)(tai)和敏化(hua)(hua)溫度、時間(jian)(jian)的(de)關系。顯然在(zai)(zai)(zai)65%HNO3的(de)評價(jia)試驗中，940℃穩(wen)定化(hua)(hua)處(chu)理(li)將延遲在(zai)(zai)(zai)敏感(gan)溫度產生(sheng)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)所(suo)需的(de)敏化(hua)(hua)時間(jian)(jian)。研究表明，在(zai)(zai)(zai)此溫度由于易形成TiC,可防止產生(sheng)大量的(de)M23C6所(suo)引(yin)起(qi)的(de)晶(jing)(jing)界(jie)鉻貧化(hua)(hua)。同時，由于鉻的(de)高溫下擴散也將減(jian)少(shao)晶(jing)(jing)界(jie)鉻的(de)貧化(hua)(hua)程度，因(yin)此防止或(huo)減(jian)緩了晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)產生(sheng)。為(wei)此目的(de)，此合金的(de)工(gong)廠供貨(huo)狀(zhuang)態(tai)(tai)可為(wei)940℃穩(wen)定化(hua)(hua)處(chu)理(li)狀(zhuang)態(tai)(tai)。

  3. 點腐蝕

  表2-4-82 列出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)(zai)氧(yang)化性(xing)酸性(xing)氯化物(wu)中的耐點性(xing)能，顯然此合金在(zai)(zai)此類介質中耐蝕性(xing)欠佳。

  4. 應(ying)力腐蝕(shi)

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在堿和MgCl₂中的耐應力腐蝕斷裂性能見表2-4-83。

三、力(li)學性能(neng)

    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的室溫力學性(xing)能(neng)件表 2-4-84。

四、物流性能(neng)

  表2-4-85 為0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的物理性能。

五、熱冷加工(gong)及成型性能(neng)

  此合(he)金(jin)的熱成(cheng)型溫(wen)度為927~1065℃,不(bu)宜(yi)在晶間腐蝕敏(min)感溫(wen)度（650℃)下進(jin)行(xing)(xing)成(cheng)型操作，如果在高于(yu)(yu)1065℃成(cheng)型，最(zui)終成(cheng)型應(ying)在870~980℃范(fan)圍內(nei)進(jin)行(xing)(xing)，以獲得良好(hao)的耐(nai)晶間腐蝕性能。此合(he)金(jin)亦適于(yu)(yu)冷加(jia)工成(cheng)型，其性能類似Cr-Ni奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼。

六、熱處理(li)工藝

  此合金(jin)適宜的(de)最終熱處理(li)是940℃穩定(ding)化處理(li)。中間退火溫度以高于1050℃固溶(rong)軟化退火溫度為宜。

七、焊接性能(neng)

  可以(yi)采用(yong)通常的焊接方法焊接，推(tui)薦(jian)采用(yong)鎳基(ji)焊絲（00Cr22Ni61Mo9Nb)。

八、應用

  由于此合金的(de)(de)耐蝕適應(ying)性廣(guang)泛，因(yin)此在(zai)化(hua)學加(jia)工(gong)工(gong)業、熱(re)海水和水冶(ye)廠(chang)得到廣(guang)泛應(ying)用(yong)。主要用(yong)于處理熱(re)硫(liu)酸(suan)、含氯化(hua)物(wu)溶液(ye)、亞硫(liu)酸(suan)等環境的(de)(de)熱(re)交換器、管(guan)道、閥門、泵(beng)等。在(zai)造紙工(gong)業的(de)(de)木漿浸(jin)取器及深源氣井領(ling)域中(zhong)亦(yi)得到廣(guang)泛的(de)(de)應(ying)用(yong)。