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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金 系20世(shi)紀30年代問(wen)世(shi)的Hastelloy C系列中第一個Ni-Cr-Mo(W)型耐蝕合金。

一、化學(xue)成分和組織特點

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

  此合金主(zhu)要耐濕(shi)氯(lv)(lv)、各(ge)(ge)種(zhong)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物（如氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鐵、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)銅、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)汞等）、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鹽溶液（如氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈣、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鉛等）、硫酸與(yu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)鹽的(de)混合物、亞(ya)硫酸、沸騰溫度的(de)各(ge)(ge)種(zhong)濃度有機酸的(de)腐蝕，以及耐氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物和海水的(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(nai)腐(fu)蝕性能

 1. 在海水中(zhong)

 0Cr16Ni60Mo16W4合金浸入(ru)海水中，經10年的試驗結果表明，其(qi)腐蝕(shi)速率≤0.025mm/a,而且沒(mei)有點蝕(shi)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. 在氫氟酸(suan)中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在HF酸中(zhong)，隨溫(wen)(wen)度(du)升高，其耐(nai)蝕(shi)性下(xia)降。HF酸的(de)(de)恒沸點濃(nong)度(du)約為(wei)36%,沸點為(wei)112℃.更高濃(nong)度(du)的(de)(de)HF酸只有(you)(you)通過無水HF溶于水才(cai)能獲得(de)。表(biao)3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合金在不同濃(nong)度(du)、溫(wen)(wen)度(du)和(he)不同試驗(yan)條件下(xia)的(de)(de)結果。在室溫(wen)(wen)HF酸中(zhong)，此合金的(de)(de)腐蝕(shi)速(su)率不超過0.25mm/a,隨溫(wen)(wen)度(du)升高和(he)充入空氣0Cr16Ni60Mo16W4合金的(de)(de)腐蝕(shi)速(su)率會有(you)(you)所增加(jia)。

  5. 在磷(lin)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(ya)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(suan)中

 鉻酸雖然是強(qiang)氧化(hua)性酸，但其離子(zi)化(hua)傾向(xiang)并不大(da)。因此，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在(zai)中等溫度(du)(du)的任何(he)濃度(du)(du)下是耐蝕(shi)性的。表(biao)3-5-14 列出了一(yi)些(xie)試驗結果。

 10. 在一些有(you)機酸及其混合(he)物中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)在(zai)甲酸、醋酸等(deng)有機(ji)酸及(ji)其混合(he)物中(zhong)的耐(nai)蝕性(xing)見表 3-5-15 ~ 表3-5-20 。顯然，在(zai)所試驗的條件下 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)具有非(fei)常好(hao)和比較好(hao)的耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)能。

 11. 在鹵(lu)素氣體中

  除氟(fu)氣外，0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)耐干的(de)氯(lv)、溴、碘(dian)的(de)腐蝕(shi)(shi)。當有(you)水分存在(zai)(zai)(zai)(zai)時，例如(ru)在(zai)(zai)(zai)(zai)濕氯(lv)中，僅(jin)能(neng)用于≤40℃.在(zai)(zai)(zai)(zai)濕氯(lv)中的(de)試驗(yan)結果見表(biao)3-5-21.顯(xian)然，在(zai)(zai)(zai)(zai)大多(duo)數情況下(xia)，Ni-Cr-Mo(W)合(he)金(jin)具有(you)非常優異的(de)耐蝕(shi)(shi)性。因而，耐干、濕氯(lv)氣的(de)腐蝕(shi)(shi)是高鉬含量的(de)Ni-Cr-Mo(W)耐蝕(shi)(shi)合(he)金(jin)的(de)一個重要特性。表(biao)3-5-22是在(zai)(zai)(zai)(zai)含氯(lv)氣的(de)水溶液中Ni-Cr-Mo合(he)金(jin)耐蝕(shi)(shi)性的(de)試驗(yan)結果。

 12. 在HF氣體(ti)中

  0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)耐高(gao)溫(wen) HF氣(qi)腐蝕的性能優良，它可允許在≤750℃的HF氣(qi)中(zhong)使用，而(er)且氧的存在對0Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)并(bing)無明顯(xian)影響。國內一些試驗(yan)結果見圖3-5-11和(he)圖3-5-12。

 13. 晶間腐蝕(shi)

 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)(he)金經過600~1150℃敏(min)化處理(li)或焊接，在一些介(jie)質(zhi)，例如鹽酸、鉻酸、碳(tan)酸中會產(chan)生晶間(jian)腐(fu)蝕。圖3-5-13系(xi)在10%沸騰鹽酸中的試驗結果。由圖可知(zhi)，此(ci)合(he)(he)金敏(min)化區范(fan)圍較寬。在此(ci)區域內加(jia)熱(re)，Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金不僅產(chan)生晶間(jian)腐(fu)蝕，耐蝕性下(xia)降，而且還伴(ban)隨著嚴重的脆(cui)化傾向。試驗表明，隨腐(fu)蝕介(jie)質(zhi)的不同，此(ci)合(he)(he)金的敏(min)化溫(wen)度亦(yi)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(wei)了防止0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)的(de)晶間腐(fu)蝕，采取的(de)措施有選用(yong)適宜的(de)熱處理（見本節熱處理工藝）和用(yong)低碳(tan)、低硅(gui)的(de)第(di)(di)二代合(he)金(jin)00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低碳(tan)、低硅(gui)、降鐵、加鈦和不含鎢的(de)第(di)(di)三代合(he)金(jin)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(gao)溫瞬時力學性能(neng)。

四、物理(li)性能

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

五、焊接(jie)性能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)焊接(jie)性能良好(hao)，它可采用各種通用焊接(jie)方法(fa)，例如TIG、MIG、電弧焊、電阻焊等焊接(jie)而無(wu)特(te)殊困(kun)難。焊接(jie)時所用填(tian)絲和焊芯(xin)一(yi)般與母材相同。

六、冷熱加工(gong)及(ji)成型性能

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)冷加(jia)工(gong)(gong)并(bing)無特殊困(kun)難。但是(shi)(shi)，其熱(re)(re)加(jia)工(gong)(gong)則是(shi)(shi)鎳(nie)基耐蝕合金(jin)中較困(kun)難的(de)一(yi)種(zhong)。這(zhe)并(bing)不是(shi)(shi)由(you)于(yu)其熱(re)(re)塑(su)(su)(su)性(xing)低，而是(shi)(shi)由(you)于(yu)變形抗力大(da)，加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝控(kong)制要(yao)求嚴格(ge)所(suo)致。圖3-5-14和(he)圖3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)的(de)熱(re)(re)塑(su)(su)(su)性(xing)進行試(shi)驗(yan)所(suo)取得的(de)結果。顯(xian)然，電(dian)渣重熔(rong)冶煉可明顯(xian)提高此合金(jin)的(de)熱(re)(re)塑(su)(su)(su)性(xing)。合金(jin)鍛態(tai)(tai)的(de)熱(re)(re)塑(su)(su)(su)性(xing)高于(yu)鑄態(tai)(tai)。合金(jin)的(de)熱(re)(re)加(jia)工(gong)(gong)及熱(re)(re)成型溫(wen)度(du)以(yi)1000~1200℃為宜。

七、熱處理工藝

 適(shi)宜的(de)(de)熱(re)處理是(shi)(shi)使(shi)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)獲得良好的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性，特別是(shi)(shi)耐(nai)(nai)(nai)晶間腐蝕(shi)性能不可缺少的(de)(de)環節。試驗表明(ming)，為(wei)了使(shi)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)具有良好的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性和塑、韌性，在(zai)(zai)約1218℃加熱(re)后(hou)(hou)急冷(leng)是(shi)(shi)需要(yao)的(de)(de)，這既包(bao)括(kuo)焊后(hou)(hou)，也包(bao)括(kuo)熱(re)成型后(hou)(hou)。但(dan)對于鑄件，則(ze)建(jian)議在(zai)(zai)1177℃加熱(re)后(hou)(hou)急冷(leng)或(huo)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。