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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金 系20世紀30年代問世的Hastelloy C系列中第(di)一個Ni-Cr-Mo(W)型(xing)耐蝕合金。

一、化學成分和組織特點

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金的(de)化學成(cheng)分見下表

  此合金主要耐濕(shi)氯(lv)(lv)(lv)、各(ge)種氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)性氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)物(wu)（如(ru)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)銅、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)汞(gong)等(deng)(deng)）、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鹽(yan)溶液(ye)（如(ru)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鈣、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鉛等(deng)(deng)）、硫酸(suan)(suan)與氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)性鹽(yan)的(de)混合物(wu)、亞硫酸(suan)(suan)、沸騰溫度的(de)各(ge)種濃度有機酸(suan)(suan)的(de)腐(fu)蝕，以及耐氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)物(wu)和海水的(de)點蝕等(deng)(deng)。

 根據Ni-Cr-Mo三元合金相圖，此合金僅在≥1150℃時才具有均勻的單相固溶體組織。而當溫度低于1150℃,特別是在700~1050℃時，此合金中便有大量碳化物（M₆C、M₂C、M₂₃C₆)和金屬間相（o、μ、P)等析出，不僅導致合金的耐蝕性下降，而且還會產生嚴重的脆化傾向。

二、耐腐蝕性能

 1. 在海水中

 0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金浸入海水中，經10年的(de)試(shi)驗(yan)結(jie)果表明，其腐(fu)蝕速率≤0.025mm/a,而且(qie)沒有點蝕產生(sheng)。

 2. 在硫酸中

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在室溫下各種濃度的H₂SO₄中，其耐蝕性良好（≤0.025mm/a),而且充人空氣對其耐蝕性無影響。圖3-5-7系0Cr16Ni60Mo16W4合金在H₂SO₄中試驗的結果。顯然，在70℃以下的任何濃度H₂SO₄中，0Cr1Ni60Mo16W4合金均耐蝕。在發煙硫酸中的試驗表明，0Cr16Ni60Mo16W4在一些條件下也耐蝕，見表3-5-7。

 3. 在鹽(yan)酸中

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金耐鹽酸腐蝕的性能雖然低于鎳鉬合金，但在各種濃度室溫鹽酸中，腐蝕速率不高于0.10mm/a;在65℃的鹽酸中，腐蝕速率也≤0.5mm/a; 當鹽酸中充入空氣時，耐蝕性只在室溫以上的鹽酸中才稍有降低。此合金對氧的敏感性遠遠低于鎳鉬合金，當酸中有FeCl₃、CaCl₂等氧化性鹽時，此合金的耐全面腐蝕性能稍有降低。圖3-5-8系0Cr16Ni60Mo16W4 合金在鹽酸中進行腐蝕試驗的結果。在不同氣氛下的鹽酸中，0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蝕情況見表3-5-8。

 4. 在氫氟酸中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在(zai)HF酸中(zhong)(zhong)，隨(sui)溫(wen)度升高，其(qi)耐(nai)蝕性下(xia)降。HF酸的(de)恒(heng)沸點濃(nong)度約為36%,沸點為112℃.更高濃(nong)度的(de)HF酸只有(you)(you)通過(guo)(guo)無水(shui)HF溶于水(shui)才能獲得。表3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合金在(zai)不同濃(nong)度、溫(wen)度和不同試(shi)驗條件下(xia)的(de)結果。在(zai)室溫(wen)HF酸中(zhong)(zhong)，此(ci)合金的(de)腐蝕速率不超(chao)過(guo)(guo)0.25mm/a,隨(sui)溫(wen)度升高和充入空氣0Cr16Ni60Mo16W4合金的(de)腐蝕速率會有(you)(you)所增(zeng)加。

  5. 在磷酸中(zhong)

  磷酸的腐蝕性與磷酸的制取方法關系密切。一般濕法磷酸較普通磷酸具有更大的腐蝕性。這是因為濕法磷酸含有游離的F^-、Cl^-離子和SO₂^-4。圖3-5-9和表3-5-10系0Cr16Ni60Mo16W4合金在各種H3PO4中的試驗結果。由圖表可知，除高溫H₃PO₄外，0Cr16Ni60Mo16W4合金在許多條件下耐蝕性是良好的。試驗還表明，即使在沸騰溫度下的55%H3PO4+0.8%HF的條件下，0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蝕速率也不超過0.75mm/a。表3-5-11系在含HF的磷酸和濕法磷酸中的試驗結果。顯然，0Cr16Ni60Mo16W4合金在這些條件下具有相當好的耐蝕性。特別是在濕法磷酸生產過程中，耐蝕性極佳。

  6. 在(zai)亞(ya)硫酸中

  亞硫酸的氧化性要高于H₂SO₄.因此，Cr≥15%的0Cr16Ni60Mo16W4合金在該介質中，在任何濃度和溫度下都是耐蝕的。

  7. 在硝酸中(zhong)

  雖然0Cr16Ni60Mo16W4合金能夠耐室溫下所有濃度的HNO₃或較高溫度下、低濃度的HNO₃,但是，由于許多不銹鋼可耐此種酸的腐蝕而且價格遠比0Cr16Ni60Mo16W4低廉，因此，在耐HNO₃ 材料中一般不選用0Cr16Ni60Mo16W4(除非在耐HNO3的同時，還要求耐一般不銹鋼和低牌號的合金無法解決的腐蝕介質）。

 8. 在含硝(xiao)酸的混酸中

 HNO₃+HF酸是冶金廠酸洗工藝和核燃料處理工藝中經常遇到的介質。Ni-Cr-Mo合金，包括0Cr16Ni60Mo16W4的耐蝕性隨溫度和介質濃度，特別是混酸中HNO₃濃度的增加而提高。表3-5-12系一些試驗結果。HNO₃+HCl酸的腐蝕性很強，特別是王水（HCl ：HNO₃=3 ：1),當高于室溫時，任何一種Ni-Cr-Mo合金都無法耐蝕，見表3-5-13。

 9. 在鉻酸(suan)中(zhong)

 鉻酸雖然是強氧化(hua)性酸，但其(qi)離子化(hua)傾向并不大。因(yin)此，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在中等溫度的(de)任何(he)濃度下(xia)是耐蝕性的(de)。表3-5-14 列出了一些試(shi)驗結果。

 10. 在一些有機(ji)酸及其混合物(wu)中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在甲酸、醋酸等有機酸及其混合物中(zhong)的耐蝕性(xing)(xing)見表 3-5-15 ~ 表3-5-20 。顯然，在所試驗的條件下(xia) （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金具有非(fei)常好(hao)和比較好(hao)的耐腐蝕性(xing)(xing)能。

 11. 在鹵素氣體中(zhong)

  除氟氣(qi)外，0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)耐干的(de)(de)(de)(de)氯(lv)、溴、碘的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。當有(you)水分(fen)存在(zai)(zai)時，例如在(zai)(zai)濕氯(lv)中(zhong)(zhong)，僅能(neng)用于≤40℃.在(zai)(zai)濕氯(lv)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)試(shi)驗結果見表3-5-21.顯然，在(zai)(zai)大多(duo)數情況下，Ni-Cr-Mo(W)合金(jin)具(ju)有(you)非常優異的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性。因而，耐干、濕氯(lv)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)是(shi)高鉬含(han)量的(de)(de)(de)(de)Ni-Cr-Mo(W)耐蝕(shi)合金(jin)的(de)(de)(de)(de)一個重要特性。表3-5-22是(shi)在(zai)(zai)含(han)氯(lv)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)水溶液中(zhong)(zhong)Ni-Cr-Mo合金(jin)耐蝕(shi)性的(de)(de)(de)(de)試(shi)驗結果。

 12. 在HF氣體中

  0Cr16Ni60Mo16W4合金耐(nai)高溫(wen) HF氣腐(fu)蝕(shi)的性能優良，它可(ke)允許在≤750℃的HF氣中使用，而且氧的存在對0Cr16Ni60Mo16W4 合金并無明顯影響。國內一(yi)些試驗結果見(jian)圖3-5-11和圖3-5-12。

 13. 晶間(jian)腐蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)(jin)經過600~1150℃敏化(hua)(hua)處理(li)或焊接，在(zai)一些介(jie)質(zhi)(zhi)，例如鹽酸、鉻酸、碳酸中(zhong)(zhong)會產生晶間(jian)腐蝕。圖(tu)3-5-13系在(zai)10%沸騰鹽酸中(zhong)(zhong)的試(shi)驗(yan)結果。由圖(tu)可(ke)知(zhi)，此合(he)金(jin)(jin)敏化(hua)(hua)區(qu)(qu)范圍(wei)較寬。在(zai)此區(qu)(qu)域內加熱(re)，Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)(jin)不(bu)僅產生晶間(jian)腐蝕，耐(nai)蝕性下降(jiang)，而且還伴隨著嚴重的脆化(hua)(hua)傾向。試(shi)驗(yan)表(biao)明，隨腐蝕介(jie)質(zhi)(zhi)的不(bu)同，此合(he)金(jin)(jin)的敏化(hua)(hua)溫度亦異。

 研究表明，0Cr16Ni60Mo16W4合金產生晶間腐蝕的原因是由于合金在600~1150℃加熱時，有大量碳化物（M₆C、M₂C、M₂₃C₆)和金屬間相（o、Ni7Mo6、μ、P相）沉淀。這些析出相中有的富鉻，有的高鉻，有的既高鉬、又富鉻，它們沿晶界沉淀，導致其周圍鉻、鉬元素貧化。在一些介質作用下，由于貧化區受到優先腐蝕而產生晶間腐蝕。當然，在一些氧化性介質中，0Cr16Ni60Mo16W4合金中碳化物和富鉬相本身的選擇性溶解也是一個原因。

 為了防止0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金的(de)晶間腐(fu)蝕，采取的(de)措施(shi)有選用適宜的(de)熱處理（見(jian)本節(jie)熱處理工藝）和(he)用低(di)碳、低(di)硅(gui)的(de)第二(er)代(dai)合(he)金00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及(ji)低(di)碳、低(di)硅(gui)、降鐵、加鈦(tai)和(he)不含鎢的(de)第三代(dai)合(he)金000Cr16Ni63Mo16Ti (Hastelloy C-4)。

 14. 點蝕(shi)

 0Cr16Ni60Mo16W4和其他高鉻、高鉬的Ni-Cr-Mo型耐蝕合金是最耐點蝕的一類合金。無論是在NaCl、FeCl₃等介質中，還是在易產生點蝕的其他介質中，0Cr16Ni60Mo16W4均具有很好的性能。

三、力學性能

  表 3-5-23系 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金的室溫和高溫瞬時(shi)力學性(xing)能。

四、物理性能

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的物理常數見表(biao) 3-5-24。

五、焊(han)接性能(neng)

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊(han)接性能良(liang)好，它可采用各種通用焊(han)接方法，例如(ru)TIG、MIG、電(dian)弧(hu)焊(han)、電(dian)阻焊(han)等焊(han)接而無特(te)殊困難(nan)。焊(han)接時(shi)所用填(tian)絲和焊(han)芯一般與母材相同(tong)。

六(liu)、冷(leng)熱加(jia)工及成型性能

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)(jin)冷(leng)加(jia)工并(bing)無特(te)殊(shu)困難(nan)。但是(shi)(shi)，其(qi)(qi)熱加(jia)工則是(shi)(shi)鎳基耐蝕合(he)金(jin)(jin)中較困難(nan)的(de)(de)一種。這并(bing)不是(shi)(shi)由(you)于(yu)(yu)(yu)其(qi)(qi)熱塑(su)性(xing)(xing)低(di)，而(er)是(shi)(shi)由(you)于(yu)(yu)(yu)變形抗力(li)大，加(jia)工工藝控制要求嚴(yan)格所致(zhi)。圖3-5-14和圖3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)熱塑(su)性(xing)(xing)進行試驗所取得的(de)(de)結果。顯(xian)然，電(dian)渣(zha)重熔冶(ye)煉可明顯(xian)提高此合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)熱塑(su)性(xing)(xing)。合(he)金(jin)(jin)鍛態(tai)的(de)(de)熱塑(su)性(xing)(xing)高于(yu)(yu)(yu)鑄(zhu)態(tai)。合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)熱加(jia)工及熱成(cheng)型溫度以1000~1200℃為宜。

七、熱處理工(gong)藝

 適(shi)宜的(de)熱處(chu)理是(shi)使0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)獲得良好的(de)耐蝕性(xing)，特別是(shi)耐晶間腐(fu)蝕性(xing)能不可缺少的(de)環節。試驗表明，為了使0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)具(ju)有良好的(de)耐蝕性(xing)和塑(su)、韌(ren)性(xing)，在約1218℃加熱后(hou)急(ji)(ji)冷是(shi)需要的(de)，這既包括焊(han)后(hou)，也包括熱成型后(hou)。但(dan)對于鑄件，則建(jian)議在1177℃加熱后(hou)急(ji)(ji)冷或空冷。

八、應用(yong)

  0Cr16Ni60Mo16W4合金可制成板、棒、帶、絲材，焊管和鑄件。由于高溫變形抗力大，一般不生產無縫管材。此合金由于在各種氯化物，如濕氯、氧化性氯化物（FeCl₃,CuCl₂等）、氯化物鹽（NaCl、CaCl₂、MgCl₂等），以及含各種氧化性鹽的硫酸、亞硫酸、磷酸，各種有機酸、高溫氟化氫等介質中的良好的耐全面腐蝕和局部腐蝕性能，因此可制造耐這些介質腐蝕的各種容器、管道、閥門、塔、槽等。