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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金 系20世(shi)紀30年代問世(shi)的(de)Hastelloy C系列中第一(yi)個Ni-Cr-Mo(W)型耐蝕合金。

一(yi)、化學成分和組織特(te)點

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

  此合(he)金主要耐濕氯、各種氧化(hua)(hua)性(xing)氯化(hua)(hua)物(wu)（如(ru)氯化(hua)(hua)鐵、氯化(hua)(hua)銅、氧化(hua)(hua)汞等）、氯化(hua)(hua)鹽(yan)溶液(ye)（如(ru)氯化(hua)(hua)鈣、氯化(hua)(hua)鎂(mei)、氯化(hua)(hua)鉛(qian)等）、硫酸(suan)與(yu)氧化(hua)(hua)性(xing)鹽(yan)的混(hun)合(he)物(wu)、亞硫酸(suan)、沸騰溫度的各種濃度有機酸(suan)的腐蝕，以及耐氯化(hua)(hua)物(wu)和海水的點蝕等。

 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、耐(nai)腐蝕性能

 1. 在海水中

 0Cr16Ni60Mo16W4合金浸入海水(shui)中(zhong)，經10年的試驗結果表(biao)明，其(qi)腐蝕(shi)速率≤0.025mm/a,而(er)且沒有點蝕(shi)產生。

 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. 在鹽酸中(zhong)

（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(zai)氫(qing)氟酸中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金在HF酸(suan)中，隨溫度(du)升(sheng)高(gao)，其耐(nai)蝕(shi)性下降。HF酸(suan)的恒沸(fei)點濃度(du)約(yue)為36%,沸(fei)點為112℃.更高(gao)濃度(du)的HF酸(suan)只有通過無(wu)水HF溶于(yu)水才能獲得。表3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金在不(bu)(bu)同(tong)濃度(du)、溫度(du)和不(bu)(bu)同(tong)試驗條件下的結果。在室溫HF酸(suan)中，此(ci)合(he)金的腐蝕(shi)速率不(bu)(bu)超過0.25mm/a,隨溫度(du)升(sheng)高(gao)和充入空氣0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金的腐蝕(shi)速率會有所增(zeng)加(jia)。

  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

  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(xiao)酸中

  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. 在含硝酸的混酸中

 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(ge)酸中

 鉻(ge)酸雖然是(shi)強(qiang)氧(yang)化性酸，但其(qi)離子化傾向并不大。因此(ci)，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金在中等溫度(du)的(de)任何濃度(du)下是(shi)耐蝕性的(de)。表3-5-14 列(lie)出(chu)了(le)一(yi)些試驗(yan)結果。

 10. 在一些有機(ji)酸(suan)及其混合物中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)(he)(he)金(jin)在(zai)甲酸(suan)、醋酸(suan)等有(you)機酸(suan)及其混合(he)(he)(he)物中的(de)耐(nai)蝕性見表(biao) 3-5-15 ~ 表(biao)3-5-20 。顯(xian)然，在(zai)所試驗的(de)條件下(xia) （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)(he)(he)金(jin)具有(you)非(fei)常好(hao)和比較(jiao)好(hao)的(de)耐(nai)腐蝕性能。

 11. 在鹵素氣體(ti)中(zhong)

  除(chu)氟氣外(wai)，0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)耐干的(de)氯(lv)、溴、碘的(de)腐蝕。當(dang)有水(shui)分存在時，例如在濕(shi)(shi)氯(lv)中(zhong)，僅(jin)能用于≤40℃.在濕(shi)(shi)氯(lv)中(zhong)的(de)試驗結(jie)果見表3-5-21.顯然，在大(da)多數(shu)情(qing)況下，Ni-Cr-Mo(W)合金(jin)具有非常優異(yi)的(de)耐蝕性。因而，耐干、濕(shi)(shi)氯(lv)氣的(de)腐蝕是高(gao)鉬(mu)含(han)量的(de)Ni-Cr-Mo(W)耐蝕合金(jin)的(de)一(yi)個重要特性。表3-5-22是在含(han)氯(lv)氣的(de)水(shui)溶(rong)液中(zhong)Ni-Cr-Mo合金(jin)耐蝕性的(de)試驗結(jie)果。

 12. 在HF氣體(ti)中

  0Cr16Ni60Mo16W4合金耐高溫(wen) HF氣腐蝕的性能優良，它可允許在≤750℃的HF氣中使(shi)用，而且(qie)氧的存在對0Cr16Ni60Mo16W4 合金并無明顯影響。國(guo)內一些試驗結果見圖(tu)3-5-11和圖(tu)3-5-12。

 13. 晶間(jian)腐(fu)蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)(jin)經過600~1150℃敏化(hua)處理或(huo)焊接，在(zai)(zai)一些(xie)介質(zhi)，例如鹽(yan)酸、鉻酸、碳酸中會產生晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)。圖3-5-13系在(zai)(zai)10%沸騰鹽(yan)酸中的(de)(de)試(shi)驗(yan)結果(guo)。由圖可知，此(ci)合金(jin)(jin)敏化(hua)區(qu)范(fan)圍較寬。在(zai)(zai)此(ci)區(qu)域(yu)內加(jia)熱，Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)不(bu)僅產生晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)，耐蝕(shi)性下降，而且還伴(ban)隨著嚴重(zhong)的(de)(de)脆化(hua)傾向。試(shi)驗(yan)表明，隨腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)的(de)(de)不(bu)同，此(ci)合金(jin)(jin)的(de)(de)敏化(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合金的(de)晶間腐蝕，采取的(de)措施有選用適宜的(de)熱處(chu)理（見(jian)本節(jie)熱處(chu)理工藝）和(he)用低(di)碳、低(di)硅(gui)的(de)第二代(dai)合金00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低(di)碳、低(di)硅(gui)、降(jiang)鐵、加鈦和(he)不含鎢的(de)第三代(dai)合金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、力學性能

  表 3-5-23系 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)的室溫和高溫瞬時力學(xue)性(xing)能(neng)。

四(si)、物理性能

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

五、焊(han)接性能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊接(jie)(jie)性能良(liang)好，它可采(cai)用各種通用焊接(jie)(jie)方法，例如TIG、MIG、電弧焊、電阻焊等焊接(jie)(jie)而(er)無特殊困難。焊接(jie)(jie)時(shi)所用填絲和焊芯一般與母(mu)材相(xiang)同。

六、冷熱加工及成型性能

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)(jin)冷加(jia)工(gong)并(bing)無特(te)殊困難(nan)。但(dan)是(shi)(shi)，其熱(re)(re)加(jia)工(gong)則是(shi)(shi)鎳基耐蝕(shi)合金(jin)(jin)中較困難(nan)的(de)一種。這并(bing)不是(shi)(shi)由于其熱(re)(re)塑性(xing)(xing)低，而是(shi)(shi)由于變形抗力大，加(jia)工(gong)工(gong)藝控制(zhi)要(yao)求嚴格所致。圖3-5-14和圖3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)的(de)熱(re)(re)塑性(xing)(xing)進行試驗所取得的(de)結果。顯(xian)然，電(dian)渣重(zhong)熔(rong)冶煉可明(ming)顯(xian)提高此合金(jin)(jin)的(de)熱(re)(re)塑性(xing)(xing)。合金(jin)(jin)鍛態(tai)的(de)熱(re)(re)塑性(xing)(xing)高于鑄(zhu)態(tai)。合金(jin)(jin)的(de)熱(re)(re)加(jia)工(gong)及熱(re)(re)成型溫(wen)度(du)以(yi)1000~1200℃為宜(yi)。

七、熱處(chu)理(li)工藝

 適(shi)宜(yi)的熱(re)(re)處理是(shi)使0Cr16Ni60Mo16W4合金獲得(de)良好(hao)的耐(nai)蝕性(xing)，特別是(shi)耐(nai)晶間腐蝕性(xing)能(neng)不可缺少的環節。試(shi)驗表明(ming)，為了使0Cr16Ni60Mo16W4合金具有(you)良好(hao)的耐(nai)蝕性(xing)和塑、韌性(xing)，在(zai)約1218℃加熱(re)(re)后(hou)(hou)急(ji)冷(leng)是(shi)需要的，這既包括焊后(hou)(hou)，也包括熱(re)(re)成型后(hou)(hou)。但對于鑄件(jian)，則建議(yi)在(zai)1177℃加熱(re)(re)后(hou)(hou)急(ji)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。