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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金 系20世紀30年(nian)代問世的Hastelloy C系列中(zhong)第一個Ni-Cr-Mo(W)型耐蝕合金(jin)。

一、化學成分(fen)和(he)組織特點

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金的化學成分見下表

  此(ci)合金主要耐濕氯(lv)(lv)(lv)、各種氧(yang)化(hua)(hua)性氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)物(wu)（如氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鐵、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)銅、氧(yang)化(hua)(hua)汞(gong)等）、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鹽溶(rong)液（如氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鈣、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鎂、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鉛等）、硫酸(suan)(suan)(suan)與氧(yang)化(hua)(hua)性鹽的混(hun)合物(wu)、亞(ya)硫酸(suan)(suan)(suan)、沸騰溫(wen)度(du)的各種濃度(du)有機酸(suan)(suan)(suan)的腐蝕(shi)，以及耐氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)物(wu)和(he)海水(shui)的點蝕(shi)等。

 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(er)、耐腐蝕性能

 1. 在(zai)海水中

 0Cr16Ni60Mo16W4合金浸入海(hai)水中，經10年的試驗結果表明，其腐蝕速(su)率(lv)≤0.025mm/a,而且(qie)沒有點蝕產(chan)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(qing)氟酸中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)在(zai)HF酸(suan)(suan)中，隨(sui)溫(wen)度(du)(du)(du)升高，其(qi)耐蝕性下降。HF酸(suan)(suan)的(de)(de)恒沸(fei)點濃度(du)(du)(du)約為36%,沸(fei)點為112℃.更高濃度(du)(du)(du)的(de)(de)HF酸(suan)(suan)只有通過無(wu)水HF溶于水才能獲得。表3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)在(zai)不同濃度(du)(du)(du)、溫(wen)度(du)(du)(du)和不同試驗條件下的(de)(de)結果。在(zai)室(shi)溫(wen)HF酸(suan)(suan)中，此合金(jin)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕速(su)率(lv)不超過0.25mm/a,隨(sui)溫(wen)度(du)(du)(du)升高和充入空氣0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕速(su)率(lv)會(hui)有所增(zeng)加。

  5. 在磷酸中

  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. 在亞硫酸中(zhong)

  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(suan)中

  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(zai)含硝酸的混(hun)酸中(zhong)

 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. 在鉻酸中

 鉻(ge)酸雖然是(shi)(shi)強(qiang)氧化性(xing)酸，但其離子化傾向(xiang)并不大。因(yin)此，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在中(zhong)等溫度的任(ren)何濃度下是(shi)(shi)耐蝕性(xing)的。表3-5-14 列出(chu)了一些試驗結果。

 10. 在(zai)一些(xie)有機酸及其混合物中(zhong)

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在甲(jia)酸(suan)、醋(cu)酸(suan)等有機酸(suan)及(ji)其混合物中(zhong)的耐蝕性(xing)見(jian)表 3-5-15 ~ 表3-5-20 。顯然，在所(suo)試驗的條(tiao)件下(xia) （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金具有非常好(hao)和比較好(hao)的耐腐蝕性(xing)能。

 11. 在鹵素(su)氣體中(zhong)

  除氟氣(qi)外，0Cr16Ni60Mo16W4合金耐干的(de)(de)氯、溴(xiu)、碘(dian)的(de)(de)腐蝕(shi)。當有水分存(cun)在時，例如在濕(shi)氯中(zhong)，僅(jin)能用于≤40℃.在濕(shi)氯中(zhong)的(de)(de)試(shi)驗(yan)結果見(jian)表(biao)3-5-21.顯(xian)然，在大多(duo)數(shu)情況下(xia)，Ni-Cr-Mo(W)合金具(ju)有非常優異(yi)的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)。因而，耐干、濕(shi)氯氣(qi)的(de)(de)腐蝕(shi)是高鉬含量的(de)(de)Ni-Cr-Mo(W)耐蝕(shi)合金的(de)(de)一個重要特(te)性(xing)。表(biao)3-5-22是在含氯氣(qi)的(de)(de)水溶液(ye)中(zhong)Ni-Cr-Mo合金耐蝕(shi)性(xing)的(de)(de)試(shi)驗(yan)結果。

 12. 在(zai)HF氣體中

  0Cr16Ni60Mo16W4合金耐高溫 HF氣腐蝕(shi)的(de)性能(neng)優(you)良，它可(ke)允許(xu)在≤750℃的(de)HF氣中使用，而且(qie)氧的(de)存(cun)在對0Cr16Ni60Mo16W4 合金并無明(ming)顯(xian)影響。國內一些試驗結果見圖3-5-11和(he)圖3-5-12。

 13. 晶間腐蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)(jin)經過(guo)600~1150℃敏化(hua)(hua)處理(li)或焊接(jie)，在(zai)一些介(jie)質(zhi)，例如鹽酸、鉻酸、碳酸中(zhong)會產生(sheng)(sheng)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)。圖(tu)3-5-13系在(zai)10%沸騰鹽酸中(zhong)的(de)試驗結(jie)果。由(you)圖(tu)可知，此合(he)金(jin)(jin)敏化(hua)(hua)區范圍較寬。在(zai)此區域(yu)內(nei)加(jia)熱(re)，Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)(jin)不僅產生(sheng)(sheng)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)，耐(nai)蝕(shi)性下降(jiang)，而且還伴隨(sui)著嚴重的(de)脆化(hua)(hua)傾向。試驗表明，隨(sui)腐蝕(shi)介(jie)質(zhi)的(de)不同(tong)，此合(he)金(jin)(jin)的(de)敏化(hua)(hua)溫(wen)度(du)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(fang)止0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金的晶間腐蝕，采取(qu)的措(cuo)施有(you)選用適(shi)宜的熱處理(li)（見本節熱處理(li)工藝）和(he)用低(di)碳(tan)、低(di)硅的第二代(dai)合(he)金00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低(di)碳(tan)、低(di)硅、降鐵(tie)、加鈦和(he)不含鎢的第三代(dai)合(he)金000Cr16Ni63Mo16Ti (Hastelloy C-4)。

 14. 點蝕

 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(san)、力(li)學性能

  表 3-5-23系 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)的室溫(wen)和(he)高溫(wen)瞬時力學性能(neng)。

四、物理(li)性能

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

五、焊接性能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊(han)(han)接性能良好，它可采用(yong)(yong)各種通用(yong)(yong)焊(han)(han)接方法，例(li)如TIG、MIG、電弧焊(han)(han)、電阻焊(han)(han)等焊(han)(han)接而(er)無特殊困難(nan)。焊(han)(han)接時所用(yong)(yong)填絲和(he)焊(han)(han)芯一(yi)般(ban)與母材相(xiang)同。

六、冷熱加工及成型(xing)性能

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)冷(leng)加(jia)(jia)工并(bing)無特(te)殊困難。但是，其熱(re)(re)加(jia)(jia)工則是鎳基耐(nai)蝕合(he)金(jin)中較困難的一種。這并(bing)不是由于(yu)(yu)其熱(re)(re)塑(su)性低，而是由于(yu)(yu)變(bian)形抗力(li)大，加(jia)(jia)工工藝控(kong)制要求嚴格所(suo)致。圖3-5-14和圖3-5-15系國內(nei)對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)的熱(re)(re)塑(su)性進行試驗所(suo)取得的結(jie)果。顯(xian)然，電渣重熔(rong)冶煉可明(ming)顯(xian)提高此合(he)金(jin)的熱(re)(re)塑(su)性。合(he)金(jin)鍛態的熱(re)(re)塑(su)性高于(yu)(yu)鑄態。合(he)金(jin)的熱(re)(re)加(jia)(jia)工及(ji)熱(re)(re)成(cheng)型溫(wen)度以1000~1200℃為(wei)宜。

七、熱(re)處理工藝

 適宜(yi)的(de)熱(re)處理(li)是(shi)使0Cr16Ni60Mo16W4合金獲得良(liang)好(hao)的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)，特別是(shi)耐晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能不可缺(que)少的(de)環節。試驗表明(ming)，為了使0Cr16Ni60Mo16W4合金具有良(liang)好(hao)的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)和塑、韌(ren)性(xing)(xing)，在(zai)約1218℃加熱(re)后(hou)急冷(leng)是(shi)需要(yao)的(de)，這既包括焊后(hou)，也包括熱(re)成型后(hou)。但對于鑄件(jian)，則建議(yi)在(zai)1177℃加熱(re)后(hou)急冷(leng)或空冷(leng)。

八、應用

  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。