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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(hua)學成分和組(zu)織(zhi)特點

 合(he)金的(de)化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)列(lie)于表2-4-66。合(he)金成(cheng)分(fen)中的(de)鎳當量和(he)鉻(ge)當量的(de)平衡(heng)關(guan)系(xi)，決定了(le)此合(he)金在固溶條件下為純奧(ao)氏體組織。但在中溫(wen)時效(xiao)時，會在奧(ao)氏體基(ji)體和(he)晶(jing)間(jian)上(shang)析(xi)出(chu)碳(tan)化(hua)物和(he)金屬(shu)間(jian)化(hua)合(he)物，這些沉(chen)淀(dian)相會危害合(he)金的(de)力(li)學(xue)性能(neng)和(he)耐蝕性能(neng)。

二、耐腐蝕性能

  1. 全面腐蝕

    ①. 大(da)氣 

        此合金耐鄉村、工業和海洋環境(jing)的大氣(qi)(qi)腐蝕，但在含氯化物(wu)高的大氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)，尤(you)其是在潮濕的大氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)，此合金會產生很淺的點蝕，見(jian)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 

    表(biao)2-4-68給出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在各種海水中(zhong)的(de)耐蝕性(xing)。此合金在高速海水中(zhong)耐蝕，在靜(jing)止和低速海水中(zhong)或有污染(ran)的(de)海水條件下(xia)會產(chan)生一定的(de)腐(fu)蝕。

   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(suan) 

   表2-4-74列出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在(zai)不(bu)同濃度鹽(yan)酸(suan)(suan)中(zhong)的實(shi)(shi)驗室(shi)結果。此合金僅(jin)在(zai)室(shi)溫的稀酸(suan)(suan)溶液(ye)中(zhong)可以使用(yong)(yong)。實(shi)(shi)驗表明，充氣加速(su)了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)鹽(yan)酸(suan)(suan)中(zhong)的腐(fu)蝕，例如(ru)在(zai)5mol/L HCl、室(shi)溫、N2飽和的條件下的腐(fu)蝕速(su)率（72h)僅(jin)為0.006mm/a,而在(zai)用(yong)(yong)空氣飽和的酸(suan)(suan)中(zhong)卻為0.53mm/a,耐蝕性迅速(su)下降。

   ⑦. 氫(qing)氟酸和氟硅酸

  此合(he)金在(zai)氫(qing)氟酸(suan)(suan)中(zhong)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性不(bu)佳，僅在(zai)少數條件(jian)下具(ju)有中(zhong)等耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性，一(yi)般不(bu)推薦在(zai)純氫(qing)氟酸(suan)(suan)中(zhong)使(shi)用(yong)。氟硅酸(suan)(suan)的腐蝕(shi)(shi)性較(jiao)氫(qing)氟酸(suan)(suan)輕(qing)，在(zai)含(han)(han)有雜質的氟硅酸(suan)(suan)中(zhong)，此合(he)金耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性良(liang)好，可以用(yong)到60℃。0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在(zai)氫(qing)氟酸(suan)(suan)、氟硅酸(suan)(suan)及含(han)(han)氫(qing)氟酸(suan)(suan)介質中(zhong)的耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性見表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(he)金在沸騰溫度(du)的(de)(de)(de)所(suo)有濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)酸中(zhong)(zhong)（包括(kuo)66%HNO3)具有良好的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)。在稀硝(xiao)(xiao)酸中(zhong)(zhong)可以(yi)使用到沸點以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)溫度(du)，在室溫發煙硝(xiao)(xiao)酸和70℃加(jia)緩蝕劑的(de)(de)(de)發煙硝(xiao)(xiao)酸中(zhong)(zhong)，也呈(cheng)現出較好的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)。此合(he)金的(de)(de)(de)耐硝(xiao)(xiao)酸腐蝕性(xing)能見表2-4-77和表2-4-78及圖(tu)2-4-48。鑒(jian)于(yu)通常的(de)(de)(de)18-8C-Ni不(bu)銹鋼具有良好的(de)(de)(de)耐硝(xiao)(xiao)酸腐蝕性(xing)能，在純(chun)HNO3中(zhong)(zhong)不(bu)采(cai)用此合(he)金。在含(han)有各種雜質和添加(jia)物的(de)(de)(de)HNO3中(zhong)(zhong)，OC-21N42M03Cu2Ti呈(cheng)現出良好的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)，優于(yu)Cr-Ni奧氏體不(bu)銹鋼，常被采(cai)用，見表2-4-79。

   ⑩. 有機酸和(he)化合物

   在(zai)有機酸(suan)(suan)和(he)化(hua)合物中(zhong)，此合金表現出(chu)高(gao)度的(de)耐蝕性(xing)，可以在(zai)很寬的(de)溫度范圍內應用。在(zai)沸(fei)騰溫度時，除(chu)在(zai)10%草(cao)酸(suan)(suan)中(zhong)外，在(zai)大(da)多數10%的(de)有機酸(suan)(suan)中(zhong)均(jun)耐蝕，在(zai)有機加工的(de)過程(cheng)中(zhong)也(ye)呈(cheng)現出(chu)優良的(de)耐蝕性(xing)，工廠試驗結(jie)果(guo)見表 2-4-81 。

  2. 晶間(jian)腐蝕

   在(zai)(zai)(zai)(zai)1150~1204℃固溶處(chu)(chu)理(li)條(tiao)件下對晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕不敏(min)(min)(min)感，當中(zhong)溫(wen)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)1h時，如760℃,在(zai)(zai)(zai)(zai)晶界(jie)上將(jiang)出現富(fu)鉻的(de)(de)(de)M23C6沉淀(dian)，進而導致在(zai)(zai)(zai)(zai)沸(fei)騰65%HNO3中(zhong)的(de)(de)(de)晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕。然而在(zai)(zai)(zai)(zai)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)前(qian)940℃穩定(ding)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)1小時，可(ke)防(fang)止敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)引起的(de)(de)(de)晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕。圖2-4-49 指出了原始固溶退火狀(zhuang)態和敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)溫(wen)度(du)、時間(jian)的(de)(de)(de)關系(xi)。顯然在(zai)(zai)(zai)(zai)65%HNO3的(de)(de)(de)評價試(shi)驗(yan)中(zhong)，940℃穩定(ding)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)將(jiang)延(yan)遲在(zai)(zai)(zai)(zai)敏(min)(min)(min)感溫(wen)度(du)產生(sheng)晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕所需的(de)(de)(de)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)時間(jian)。研究表(biao)明(ming)，在(zai)(zai)(zai)(zai)此(ci)(ci)溫(wen)度(du)由于易形成TiC,可(ke)防(fang)止產生(sheng)大量的(de)(de)(de)M23C6所引起的(de)(de)(de)晶界(jie)鉻貧化(hua)(hua)。同(tong)時，由于鉻的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)下擴散(san)也將(jiang)減(jian)(jian)少晶界(jie)鉻的(de)(de)(de)貧化(hua)(hua)程度(du)，因此(ci)(ci)防(fang)止或減(jian)(jian)緩了晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)產生(sheng)。為此(ci)(ci)目的(de)(de)(de)，此(ci)(ci)合金的(de)(de)(de)工廠供貨(huo)狀(zhuang)態可(ke)為940℃穩定(ding)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)狀(zhuang)態。

  3. 點(dian)腐蝕

  表2-4-82 列出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)氧化性(xing)(xing)酸性(xing)(xing)氯化物(wu)中的耐點(dian)性(xing)(xing)能，顯(xian)然此合(he)金在(zai)此類介質(zhi)中耐蝕性(xing)(xing)欠佳。

  4. 應力腐(fu)蝕

   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(xue)性能

    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金的室溫力學性能件表 2-4-84。

四、物流(liu)性能

  表2-4-85 為0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的(de)物理性能(neng)。

五、熱(re)冷(leng)加工及成型性能

  此(ci)合金的熱成型溫度為927~1065℃,不(bu)宜(yi)在(zai)晶間腐蝕(shi)敏(min)感溫度（650℃)下進行成型操作，如(ru)果在(zai)高于1065℃成型，最終成型應(ying)在(zai)870~980℃范圍(wei)內進行，以獲得良(liang)好的耐(nai)晶間腐蝕(shi)性(xing)能(neng)。此(ci)合金亦適于冷加工(gong)成型，其性(xing)能(neng)類似Cr-Ni奧氏(shi)體不(bu)銹鋼。

六、熱(re)處(chu)理工藝

  此合(he)金適(shi)宜(yi)的最終(zhong)熱處(chu)理是940℃穩定(ding)化處(chu)理。中間退火溫(wen)(wen)度以高(gao)于1050℃固(gu)溶軟化退火溫(wen)(wen)度為宜(yi)。

七、焊接性能(neng)

  可以采用通(tong)常的焊(han)(han)接(jie)方法焊(han)(han)接(jie)，推薦采用鎳基焊(han)(han)絲（00Cr22Ni61Mo9Nb)。

八、應用

  由(you)于此(ci)(ci)合金的(de)(de)耐蝕適應(ying)性廣泛，因(yin)此(ci)(ci)在(zai)化學加工(gong)工(gong)業(ye)、熱(re)海水(shui)和(he)水(shui)冶廠得到廣泛應(ying)用。主要用于處理熱(re)硫酸、含氯化物溶液、亞硫酸等環境的(de)(de)熱(re)交換器(qi)(qi)、管道、閥門、泵等。在(zai)造紙工(gong)業(ye)的(de)(de)木漿浸取器(qi)(qi)及深源氣井領域中亦得到廣泛的(de)(de)應(ying)用。