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Incoloy 800H

 (1Cr20Ni32Fe ) 、NS 112、Incoloy 800 合金的質量分數含碳小于0.1%,含鉻20%左右，含鎳32%左右，并含少量鋁、鈦的鐵-鎳耐蝕合金是Ni-Fe-Cr系合金的代表性牌號，通稱Incoloy 800合金。此合金是 為了節約鎳基合金中的Ni于1949年發展的。隨著化學加工業和核動力工業的發 展，需要量的在各種腐蝕環境下工作的換熱設備。長時間以來，換熱設備水側所 引起的應力腐蝕破裂事故嚴重威脅著設備的安全運行和影響生產廠的經濟效益, 尋求一個適用性寬廣的耐應力腐蝕破裂合金受到工業界的普遍關注。在一些高溫高壓水中，在Ni-Fe-Cr合金體系中由于存在著一個既不產生穿晶又不產生晶間應力腐蝕破裂的Ni區間，而且Cr20Ni32Fe合金的鎳含量恰好處于此區間（圖10-1）, 且價格又遠低于鎳基合金，因此這類合金得到了深入的研究和發展，派生出許多合金牌號，按化學成分和用途至少可將Cr20Ni32型合金劃分成標準型、高碳型、中碳型和低碳型四種。

  標準(zhun)型是早(zao)期的Cr20Ni32型合金，碳含(han)量0.1%。

  高碳型合金的(de)碳含量(C)處(chu)于0.05%~0.1%之間。主要用(yong)于600℃以上(shang)， 具有粗晶粒、高蠕變強度的(de)特點(dian)。在化工、電廠、石(shi)油化學工業中(zhong)的(de)過熱器、再熱器、高溫加熱、轉化、裂(lie)解(jie)爐管等方面(mian)應用(yong)。

  中碳(tan)型(xing)合金的(de)碳(tan)含量在0.03%~0.06%范圍之間，具有中等晶粒度，一 般用(yong)于(yu)(yu)350℃~600℃ 使用(yong)的(de)過(guo)熱器、再熱器等熱強部件(jian)。也適(shi)用(yong)于(yu)(yu)高溫(750℃)氣(qi)冷堆(dui)換熱器。

  低(di)碳(tan)(tan)型有時也稱改良型。它是標(biao)(biao)準型合金(jin)Cr20Ni32Fe合金(jin)的改進和發展。我 國鋼標(biao)(biao)號(hao)為00Cr20Ni32AlTi。碳(tan)(tan)含(han)量(liang)(C)低(di)于(yu)(yu)0.03%并要(yao)求(qiu)控(kong)制合金(jin)中的Ti/C和Ti/C+N比(bi)值以及Al、Co等含(han)量(liang)。此(ci)合金(jin)的特(te)點(dian)是超低(di)碳(tan)(tan)、細晶粒，充分穩(wen)定(ding)化、耐應力腐蝕性能優(you)良,低(di)碳(tan)(tan)型合金(jin)使用溫度≤350℃ ,主要(yao)用于(yu)(yu)壓水堆蒸發器(qi)。

一(yi)、化學成分和組織結構

  經近60年的(de)(de)(de)演變、發展(zhan)的(de)(de)(de)各種(zhong)Cr20Ni32合金的(de)(de)(de)派生(sheng)牌(pai)號的(de)(de)(de)化學(xue)成分(fen)列于(yu)表 10-2。

  表10-2所列(lie)合金在(zai)高溫(wen)固(gu)溶快(kuai)冷條件下的組(zu)織為奧氏體，但在(zai)500~900℃ 中溫(wen)加熱，此合金有可(ke)能(neng)(neng)處于雙(shuang)相(xiang)區，對于Ni處于下限(xian)，Cr處于上限(xian)的合金可(ke)能(neng)(neng)性更(geng)大(da)。業已(yi)發現，在(zai)650℃和750℃長期加熱有δ相(xiang)析出，但數量(liang)較少，尚不足以影響合金的斷裂性能(neng)(neng)。

  合金的(de)析(xi)出行為C曲(qu)線，如圖10-10 所(suo)示，析(xi)出相種類和(he)數量(liang)受(shou)合金成分和(he)受(shou)熱(re)條件所(suo)制(zhi)約(yue)。

二、力學(xue)性能

 1Cr20Ni32Fe( Incoloy 800) 合金的(de)(de)室溫(wen)力學性(xing)(xing)能(neng)匯總于(yu)表10-3,典(dian)型的(de)(de)室溫(wen)抗拉(la)和抗壓強(qiang)度見(jian)表10-4。表10-5為超(chao)低碳型 Cr20Ni32Fe合金的(de)(de)室溫(wen)和350℃的(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)。 溫(wen)瞬時(shi)拉(la)伸性(xing)(xing)能(neng)如圖10-11和圖10-12所示(shi)。Cr20Ni32Fe 合金的(de)(de)高溫(wen)長時(shi)力學性(xing)(xing)能(neng)見(jian)表10-6、圖10-13和圖10-14。

三、耐(nai)蝕性能(neng)

  1. 全面腐蝕

  Incoloy 800合金具有良好的耐HNO3、有機酸、除鹵素鹽外的氧化性和非氧化鹽類的腐蝕，在硝酸中，它可經受沸騰溫度70% HNO₃的腐蝕。在各種介質中的耐蝕性見表10-7。

  2. 高溫腐蝕

  盡管Cr20Ni32Fe合金(jin)在濕態介質(zhi)中(zhong)具有(you)較好(hao)(hao)的(de)耐蝕性(xing)，但此類合金(jin)良(liang)(liang)好(hao)(hao)的(de)耐高(gao)溫(wen)腐蝕性(xing)能(neng)是其(qi)突出優(you)點。在高(gao)溫(wen)條件下，由于合金(jin)中(zhong)具有(you)較高(gao)的(de)銘含(han)量和(he)足(zu)夠(gou)的(de)鎳含(han)量，使其(qi)能(neng)形成(cheng)防護性(xing)良(liang)(liang)好(hao)(hao)的(de)氧化膜，具有(you)良(liang)(liang)好(hao)(hao)的(de)抗(kang)滲碳(tan)性(xing)能(neng)，是耐高(gao)溫(wen)腐蝕的(de)良(liang)(liang)好(hao)(hao)材料，在工業中(zhong)得(de)到了廣泛應用。

  在高(gao)溫爐(lu)氣(qi)中(zhong) Cr20Ni32Fe合金(jin)的耐蝕性優于一般奧氏體(ti)不(bu)銹鋼，數據見(jian)表 10-8。

    h₂+H₂S環境，在石油精煉加工中常常遇到含硫化氫的氫氣腐蝕問題, Cr20Ni32Fe合金的耐蝕性優于一般奧氏體不銹鋼，也優于Inconel 600合金，試 驗室試驗結果列于表10-9。

   抗滲(shen)碳性能，Cr20Ni32Fe具有良好的抗滲(shen)碳性能，試驗(yan)室試驗(yan)結果見表 10-10。它的抗滲(shen)碳性能優(you)于常規不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)，相(xiang)當于含(han)質量分數為25% 鉻的耐髙(gao)溫 腐蝕的奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。

  3. 晶間腐蝕

   Cr20Ni32Fe合金在593 ~816℃之間受熱將出現晶間腐蝕（圖1-4）。對含質量分數為0.04%碳的合金試驗結果指出，最敏感的溫度為650℃（見圖10-15）。影響 Cr20Ni32Fe合金晶間腐蝕的因素是合金中的碳含量，Ti/C[Ti/（C+N）]比值、固溶處理溫度和晶粒尺寸等，其根源是由于Cr₂₃C₆在中溫析出所引起的貧鉻所致。盡管此類合金在850℃附近析出TiC沉淀，但不足以解決晶間腐蝕問題。 降低合金中的碳含量，提高合金的穩定化程度即提高Ti/C,控制固溶處理溫度和采取細化晶粒尺寸等措施，可有效地降低合金的晶間腐蝕敏感性，如圖10-16和圖10-17所示。

   4. 應力腐(fu)蝕(shi)

    a. 高溫(wen)水介質中

   工程實踐和實驗室試驗表明，在高溫水的某些條件下，低碳的Cr20Ni32Fe (00Cr20Ni32AlTi)合金的耐應力腐蝕性能顯著優于18-8型奧氏體不銹鋼.在某些條件下甚至優于00Crl5Ni75Fe( Inconel 600)合金。圖10-18 給出了在316℃和 330℃含100×10^-6Cl^- , 8×10^-6 溶解氧的高溫靜水中的應力腐蝕試驗結果，顯然 00Cr20Ni32AlTi 合金的耐應力腐蝕性能，既優于 18-8、2520、00Cr25Ni25Si2V2Ti 等不銹鋼，又優于Inconel 600和Monel 400合金，但經2500~10000小時試驗，它也產生了晶間應力腐蝕斷裂。

   盡(jin)管Cr20Ni32Fe合(he)(he)(he)金(jin)(jin)表現出良好的(de)耐(nai)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)，但(dan)此合(he)(he)(he)金(jin)(jin)對(dui)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)并非免疫。在各(ge)種高溫水中的(de)耐(nai)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)與合(he)(he)(he)金(jin)(jin)成(cheng)分、熱處理條件、冷(leng)變形等(deng) 有密切(qie)關系。試驗(yan)(yan)結果指出，降(jiang)低(di)(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)中的(de)碳(tan)含量(liang)(≤0.03%),提高鎳含 量(liang)，增大Ti/C比(bi)將提高合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)耐(nai)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。通常敏(min)化和冷(leng)變形對(dui)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)耐(nai)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)有害(hai)，但(dan)有的(de)試驗(yan)(yan)結果指出，650℃長期時效可顯著降(jiang)低(di)(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)性(xing)。

   b. 苛性水介(jie)質中(zhong)

   在壓(ya)水(shui)堆蒸(zheng)發器(qi)和鈉(na)冷(leng)快堆蒸(zheng)發器(qi)中，有(you)可能會(hui)出現含(han)NaOH的(de)(de)苛(ke)性水(shui)介質(zhi)，目前已遇到18-8不銹(xiu)鋼(gang)和 Inconel 600合金的(de)(de)苛(ke)性應力腐蝕破裂問題。

  大(da)量(liang)的(de)研究(jiu)表明Cr20Ni32Fe合金(jin)(jin)在(zai)含NaOH的(de)苛性(xing)水介質中(zhong)的(de)耐應(ying)力(li)腐蝕性(xing)能取決于(yu)NaOH濃(nong)度和(he)(he)應(ying)力(li)水平(ping)(圖(tu)10-19 和(he)(he) 圖(tu)10-20)。 NaOH濃(nong)度和(he)(he)應(ying)力(li)水平(ping)愈高，合金(jin)(jin)的(de)耐應(ying)力(li)腐蝕性(xing)能下降。對(dui)低碳型的(de)00Cr20Ni32AITi合金(jin)(jin)只有(you)在(zai)低 NaOH濃(nong)度、低應(ying)力(li)下才處于(yu)免疫區（見(jian)圖(tu)10-21，該圖(tu)中(zhong)NaOH為質量(liang)分數）。 因此(ci)，只有(you)在(zai)使用過(guo)程中(zhong)避(bi)免高應(ying)力(li)出現和(he)(he)防止(zhi)NaOH濃(nong)縮，才能保證采用 00Cr20Ni32AlTi合金(jin)(jin)設備的(de)安全運行。

   c. NaCl溶液中

  在沸騰溫度不同濃度(物質的量濃度)的NaCl溶液中經650℃敏化1小時 的1Cr20Ni32Fe合金的應力腐蝕與電位的關系曲線如圖10-22所示。在MgCl₂中的 SCC行為如圖10-23所示。在此種介質中的耐SCC行為與高性能不銹鋼相同。

四、 熱加工、冷加工、熱處(chu)理(li)和焊接性能

   1. 熱加工

    Cr20Ni32Fe合金(jin)的(de)熱(re)加工(gong)性能良好，類似于一般(ban)Cr-Ni奧氏體 不銹鋼，熱(re)加工(gong)溫度范圍(wei)為(wei)(wei)900~1200℃，合金(jin)的(de)熱(re)彎成形(xing)通(tong)常在1000~1150℃ 范圍(wei)內進行(xing)。熱(re)成形(xing)后(hou)可以(yi)空冷，但為(wei)(wei)了(le)減輕合金(jin)的(de)晶間腐蝕傾向，應盡量快速(su)通(tong)過540~760℃敏(min)化區。

   2. 冷加工

     合金的(de)冷加工成型性能近似于18-8型奧(ao)氏體(ti)不銹鋼，但(dan)加工硬化傾向低于18-8型奧(ao)氏體(ti)不銹鋼。盡管如此，在冷加工成型過程(cheng)中，中間(jian)軟化退火常常是需(xu)要的(de)，中間(jian)退火溫(wen)度與固溶(rong)退火溫(wen)度相同。

   3. 熱處(chu)理(li)

    合金的(de)固溶退火溫(wen)(wen)(wen)度(du)在(zai)920~980℃ , 一般(ban)控制在(zai)980℃ ,±10℃保溫(wen)(wen)(wen)時間視產(chan)品(pin)厚(hou)度(du)而定，但保溫(wen)(wen)(wen)時間不得少(shao)于(yu)(yu)10分鐘，對于(yu)(yu)高(gao)碳(tan)合金且在(zai)550℃以上(shang)溫(wen)(wen)(wen)度(du)使用者，其固溶處理溫(wen)(wen)(wen)度(du)應(ying)(ying)為1150~1205℃。消除應(ying)(ying)力的(de)熱(re)處理，一般(ban)在(zai)540℃以上(shang)即(ji)可產(chan)生效(xiao)果，但殘余應(ying)(ying)力的(de)完全(quan)消除需在(zai)高(gao)于(yu)(yu)870℃的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)進(jin)行(xing)退火。

   4. 焊接

    Cr20Ni32Fe型合金焊接性能良(liang)好，可(ke)釆(bian)用通常(chang)的(de)焊接方(fang)法進(jin)行(xing)(xing) 焊接。試(shi)驗表(biao)明，釆(bian)用新2號焊絲對00Cr20Ni32AlTi合金管(guan)材與(yu)不銹鋼管(guan)板進(jin)行(xing)(xing) TIG焊接，取得了滿(man)意的(de)效果。合金的(de)抗裂性能良(liang)好，接頭的(de)晶間(jian)腐蝕、應(ying)力腐 蝕等亦近于母(mu)材。根(gen)據(ju)使用條(tiao)件可(ke)選用表(biao)10-11所列(lie)的(de)焊接材料。

五(wu)、物理性(xing)能

    Cr20Ni32Fe合(he)金的物(wu)(wu)理性(xing)能隨合(he)金的成(cheng)分和試驗條件會(hui)有微小變(bian)化，但不會(hui)有大的變(bian)動。1Cr20Ni32Fe合(he)金(Incoloy 800)的物(wu)(wu)理性(xing)能見(jian)表10-12和圖 10-24。

六、應用

  產品類(lei)(lei)型和應用舉例：此類(lei)(lei)合金的冶金生產工(gong)藝與(yu)通常的18-8型奧氏體不 銹鋼類(lei)(lei)似，可(ke)以(yi)(yi)提供板(ban)（中板(ban)、薄板(ban)）、管（熱擠壓和冷加(jia)工(gong)管）、絲、帶、棒(bang) 和鍛(duan)件等冶金產品，亦可(ke)以(yi)(yi)提供各種鑄件。

  Cr20Ni32Fe合金在含氯化物(wu)和低濃度(du)NaOH的(de)(de)苛性水介質中具有優良的(de)(de)耐應力 腐(fu)蝕性能，廣泛(fan)用于(yu)制(zhi)造(zao)耐應力腐(fu)蝕破壞的(de)(de)設備，代(dai)替慣用的(de)(de)18-8奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼。

   在動力工業中，用以制(zhi)造(zao)壓水堆蒸(zheng)發器(qi)(qi)、高(gao)溫氣冷(leng)堆、鈉冷(leng)快(kuai)堆換熱(re)器(qi)(qi)，以 及過熱(re)蒸(zheng)汽管(guan)。

   在化(hua)學加(jia)工業中，用以制造(zao)硝(xiao)酸(suan)冷卻器、醋(cu)酐裂化(hua)管以及各種換(huan)熱設備。