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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(zhong)第一個(ge)Ni-Cr-Mo(W)型(xing)耐蝕合金(jin)。

一、化學成(cheng)分和組織(zhi)特點

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

  此(ci)合(he)金主要耐(nai)濕氯(lv)(lv)(lv)、各種氧(yang)化(hua)(hua)(hua)性氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)物(wu)（如氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)銅(tong)、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)汞等）、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鹽溶液（如氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鈣、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鎂、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鉛等）、硫酸(suan)與氧(yang)化(hua)(hua)(hua)性鹽的(de)混合(he)物(wu)、亞硫酸(suan)、沸(fei)騰溫度的(de)各種濃度有機(ji)酸(suan)的(de)腐蝕，以及(ji)耐(nai)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)物(wu)和(he)海水的(de)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、耐腐(fu)蝕(shi)性能

 1. 在(zai)海水(shui)中

 0Cr16Ni60Mo16W4合金浸(jin)入海(hai)水中，經10年的(de)試驗結果(guo)表明，其腐(fu)蝕速率≤0.025mm/a,而且沒(mei)有點蝕產(chan)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

（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(fu)酸中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)(he)金(jin)在(zai)(zai)HF酸中，隨溫(wen)(wen)度升高(gao)，其耐蝕(shi)性(xing)下降。HF酸的(de)恒沸點(dian)濃(nong)度約為36%,沸點(dian)為112℃.更高(gao)濃(nong)度的(de)HF酸只有通(tong)過無水(shui)HF溶(rong)于(yu)水(shui)才能(neng)獲得。表3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)在(zai)(zai)不(bu)同濃(nong)度、溫(wen)(wen)度和不(bu)同試驗條(tiao)件(jian)下的(de)結果。在(zai)(zai)室溫(wen)(wen)HF酸中，此合(he)(he)金(jin)的(de)腐蝕(shi)速(su)(su)率不(bu)超(chao)過0.25mm/a,隨溫(wen)(wen)度升高(gao)和充入空氣0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)的(de)腐蝕(shi)速(su)(su)率會有所增加。

  5. 在磷(lin)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(hun)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(suan)(suan)雖然是強氧化性(xing)酸(suan)(suan)，但(dan)其離子化傾(qing)向并不大。因此，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)在中(zhong)等溫(wen)度的任(ren)何濃度下是耐蝕性(xing)的。表3-5-14 列出了一些試(shi)驗結果(guo)。

 10. 在(zai)一些有機酸(suan)及其混(hun)合物中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)在(zai)甲(jia)酸、醋酸等有機酸及(ji)其混合物(wu)中的耐(nai)蝕(shi)性(xing)見表(biao) 3-5-15 ~ 表(biao)3-5-20 。顯(xian)然，在(zai)所試驗(yan)的條件下(xia) （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)具(ju)有非常好和(he)比較好的耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能。

 11. 在(zai)鹵素(su)氣體中

  除(chu)氟(fu)氣外，0Cr16Ni60Mo16W4合金耐(nai)干的氯(lv)(lv)(lv)、溴、碘(dian)的腐(fu)蝕(shi)(shi)。當有水分(fen)存(cun)在時(shi)，例如在濕氯(lv)(lv)(lv)中(zhong)，僅能用于≤40℃.在濕氯(lv)(lv)(lv)中(zhong)的試(shi)驗結(jie)果見表(biao)3-5-21.顯然(ran)，在大多數情況下，Ni-Cr-Mo(W)合金具有非常優異(yi)的耐(nai)蝕(shi)(shi)性。因而，耐(nai)干、濕氯(lv)(lv)(lv)氣的腐(fu)蝕(shi)(shi)是高鉬含量的Ni-Cr-Mo(W)耐(nai)蝕(shi)(shi)合金的一個重要特性。表(biao)3-5-22是在含氯(lv)(lv)(lv)氣的水溶(rong)液中(zhong)Ni-Cr-Mo合金耐(nai)蝕(shi)(shi)性的試(shi)驗結(jie)果。

 12. 在HF氣體中

  0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)耐高溫 HF氣(qi)腐蝕的(de)(de)性能優良，它(ta)可(ke)允許在(zai)≤750℃的(de)(de)HF氣(qi)中使用，而且氧的(de)(de)存在(zai)對(dui)0Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)并無明顯影響。國內(nei)一些試驗結(jie)果(guo)見圖3-5-11和圖3-5-12。

 13. 晶間(jian)腐蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)經(jing)過(guo)600~1150℃敏化處理或焊(han)接，在(zai)(zai)一些介(jie)質，例如(ru)鹽(yan)酸(suan)、鉻酸(suan)、碳酸(suan)中會產生晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕。圖3-5-13系在(zai)(zai)10%沸騰(teng)鹽(yan)酸(suan)中的試(shi)驗結果(guo)。由圖可知，此合(he)金(jin)敏化區(qu)范圍較(jiao)寬。在(zai)(zai)此區(qu)域內加熱，Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)不僅產生晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕，耐(nai)蝕性(xing)下降，而且還(huan)伴隨(sui)著嚴重的脆化傾向(xiang)。試(shi)驗表明，隨(sui)腐(fu)蝕介(jie)質的不同(tong)，此合(he)金(jin)的敏化溫(wen)度亦異(yi)。

 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(wei)了防止0Cr16Ni60Mo16W4合金的(de)(de)(de)晶間腐蝕，采取的(de)(de)(de)措施有選用適(shi)宜的(de)(de)(de)熱處理（見本節熱處理工藝）和(he)用低(di)(di)(di)碳、低(di)(di)(di)硅(gui)的(de)(de)(de)第(di)二代(dai)合金00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低(di)(di)(di)碳、低(di)(di)(di)硅(gui)、降鐵、加鈦(tai)和(he)不含鎢的(de)(de)(de)第(di)三(san)代(dai)合金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(xi) （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)的室溫和(he)高(gao)溫瞬時力學性能。

四、物理(li)性能(neng)

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

五、焊接(jie)性能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊(han)(han)接性(xing)能良好，它可(ke)采用(yong)各(ge)種(zhong)通用(yong)焊(han)(han)接方法，例(li)如TIG、MIG、電弧(hu)焊(han)(han)、電阻焊(han)(han)等焊(han)(han)接而無(wu)特(te)殊(shu)困(kun)難。焊(han)(han)接時所用(yong)填絲和焊(han)(han)芯一般與母(mu)材相同。

六、冷(leng)熱(re)加工及成型(xing)性(xing)能(neng)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金冷加工并無(wu)特(te)殊困難。但(dan)是，其熱(re)加工則是鎳基(ji)耐蝕合(he)金中(zhong)較困難的(de)一種。這并不是由(you)于其熱(re)塑(su)性(xing)(xing)(xing)低，而是由(you)于變(bian)形抗力大(da)，加工工藝控制要求嚴格所致。圖(tu)(tu)3-5-14和(he)圖(tu)(tu)3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金的(de)熱(re)塑(su)性(xing)(xing)(xing)進(jin)行(xing)試驗所取得(de)的(de)結果。顯(xian)然(ran)，電渣重熔冶煉可(ke)明顯(xian)提高(gao)此合(he)金的(de)熱(re)塑(su)性(xing)(xing)(xing)。合(he)金鍛態的(de)熱(re)塑(su)性(xing)(xing)(xing)高(gao)于鑄態。合(he)金的(de)熱(re)加工及熱(re)成型溫度以1000~1200℃為(wei)宜(yi)。

七、熱處理工藝

 適宜的(de)熱(re)處理是使(shi)0Cr16Ni60Mo16W4合金獲得良(liang)好的(de)耐(nai)蝕性，特別(bie)是耐(nai)晶(jing)間(jian)腐蝕性能不(bu)可缺少(shao)的(de)環節。試驗表明(ming)，為了使(shi)0Cr16Ni60Mo16W4合金具有良(liang)好的(de)耐(nai)蝕性和塑、韌性，在約1218℃加熱(re)后(hou)急(ji)冷是需要的(de)，這既包括(kuo)焊后(hou)，也包括(kuo)熱(re)成型后(hou)。但對(dui)于鑄件，則建議(yi)在1177℃加熱(re)后(hou)急(ji)冷或空(kong)冷。

八(ba)、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。