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哈氏合金|Hastelloy

哈(ha)(ha)氏合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)是一種(zhong)鎳(nie)基(ji)耐腐蝕合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin),主要分成鎳(nie)-鉻合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)與鎳(nie)鉻鉬合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)兩大類。哈(ha)(ha)氏合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)具有良好的抗腐蝕性(xing)和熱穩定性(xing),多用于航空(kong)事業,化(hua)學領域等(deng)。哈(ha)(ha)氏合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(Hastelloy alloy)就是美國哈(ha)(ha)氏合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)國際公(gong)司所生(sheng)產的鎳(nie)基(ji)耐蝕合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的商(shang)業牌號的統稱(cheng)。

產品分類 / 用途

00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合金(jin)與(yu)前述鎳(nie)鉬耐蝕合金不同,是一種(zhong)有優良耐蝕性且高(gao)溫高(gao)強(qiang)度(du)、低熱(re)膨脹的沉(chen)淀(dian)硬(ying)化型耐蝕、耐熱(re)合金。


  此合金在時效態(這是與固溶態使用的前述各種鎳鉬合金,包括成分相近的Hastelloy B10合金最主要的差別)其室溫到650℃的強度約為固溶態 Hastelloy B和 Hastelloy C-276的2~3倍。在H2SO4、HCl、HF、H3PO4等酸中以及氟化物熔鹽中均具有良好耐蝕性。


一、化學成分和組織特點


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合金的化(hua)學(xue)成分(fen)(fen)見表(biao)3-4-49。從(cong)化(hua)學(xue)成分(fen)(fen)中(zhong)可看出(chu),此合金與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6 (Hastelloy B10)合金相較(jiao)除鎳、鉬、鉻近似外,不僅(jin)含鐵量低而(er)且還含有鈷等元素。


                                                                    (00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 化學成分
            合金名稱   Ni   Mo   Cr   Fe   Co Mn  Si  Al   C   B  Cu
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)
  Haynes 242 
  6524~287.0~9.0≤2.00≤2.5≤0.8≤0.8≤0.5≤0.03≤0.006≤0.5



  此合金固溶態與鎳鉬型耐蝕合金相同(tong),但時效后(hou)會有Ni2(Mo,Cr)型金屬間相在基體上沉淀。由于此金屬間相非(fei)常細(xi)小(xiao),只有用電子顯微鏡才(cai)能觀察到(見圖3-4-41中黑色突出的(de)質(zhi)點),此相是此合金的(de)強(qiang)化(hua)相。


圖 4-41.jpg


二、耐腐蝕性能


  1. 在酸溶液中


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在各種酸(suan)溶液(ye)中的(de)試(shi)驗結果見(jian)表3-4-50和(he)表3-4-51 以及圖3-4-42和(he)圖 3-4-43。


表 4-50.jpg

表 4-51.jpg


  2. 在高溫氟化氫氣和(he)氯化物熔鹽中的耐蝕性


  由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)鉬(mu)量(liang)并含有8%Cr,因(yin)而在高(gao)(gao)溫HF氣(qi)中(zhong)和高(gao)(gao)溫氟化(hua)物熔鹽(yan)(KCl-KF-NaF)中(zhong)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕性較(jiao)其他一些(xie)耐(nai)(nai)蝕合金(jin)為優(you)。在10℃,70%HF 氣(qi)中(zhong)試驗(yan)136h后的(de)(de)(de)結果見(jian)表(biao)3-4-52。可以(yi)看出,0Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕性優(you)于含~15%Cr的(de)(de)(de)簡單(dan)的(de)(de)(de)鎳鉻耐(nai)(nai)蝕合金(jin)Inconel 600 (0Cr15Ni75Fe),也優(you)于高(gao)(gao)鉻量(liang)而鉬(mu)量(liang)較(jiao)低的(de)(de)(de)鎳鉻鉬(mu)型合金(jin) Inconel 625和 Hastelloy C-22。


表 4-52.jpg


  3. 高溫抗氮化性


  表3-4-53列出(chu)(chu)了(le)在980℃(流(liu)動的(de)(de)氨中(zhong))試(shi)驗168小時后的(de)(de)合(he)金的(de)(de)表面氮化情況。可以(yi)看出(chu)(chu),在所試(shi)驗的(de)(de)合(he)金中(zhong),00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金的(de)(de)抗(kang)氮化性是最好的(de)(de),這主要是由于242合(he)金中(zhong)的(de)(de)鎳基和低鉻(ge)量。


表 4-53.jpg


  4. 高溫抗氧化性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在(zai)≤815℃下具(ju)有良好(hao)的抗氧化(hua)性(xing),因此在(zai)連(lian)續或斷續工作(zuo)條件(jian)下不需要采取(qu)任何(he)表面防(fang)護措(cuo)施。


  采用圖(tu)3-4-44 的(de)金相法來評(ping)定的(de)高溫抗氧化(hua)性并得到表3-4-54 的(de)結果。可以看出(chu),在所(suo)試驗條件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金的(de)抗氧化(hua)性要遠比 Hastelloy B合(he)金為優(you),顯然這主要是與242合(he)金含有8%Cr且(qie)鉬量較(jiao)低有關。


圖 4-44.jpg


表 4-54.jpg



三、力學性(xing)能


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的(de)棒材(和(he)環件)、熱軋板(ban)、冷(leng)軋板(ban)材固溶+650℃時(shi)效48小時(shi)的(de)拉(la)伸性能見表(biao)3-4-55~表(biao)3-4-57。表(biao)3-4-58則系此(ci)合金冷(leng)軋板(ban)固溶態、固溶十冷(leng)加(jia)工、固溶十冷(leng)加(jia)工十時(shi)效態的(de)拉(la)伸性能。而圖3-4-45 則系此(ci)合金的(de)瞬(shun)時(shi)高溫強度與(yu) Hastelloy B和(he) Hastelloy C-2000 合金的(de)對(dui)比試驗(yan)結果(guo)。


表 4-55.jpg


表 4-58.jpg


  表3-4-59指(zhi)出了00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金經650℃長期加熱后(hou)(hou)的(de)(de)抗拉性(xing)能和沖擊性(xing)能,可以(yi)看出,隨650℃加熱時間的(de)(de)增長,合金的(de)(de)強度提高,塑(su)性(xing)有(you)所降(jiang)低,而(er)韌(ren)性(xing)下降(jiang)最為明顯(xian),經650℃ 8000h加熱后(hou)(hou),韌(ren)性(xing)的(de)(de)損失達(da)60%。


表 4-59.jpg


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)(he)金(jin)的(de)高(gao)溫(wen)持久(jiu)性能見圖(tu)3-4-46。可以看出,在所試(shi)驗(yan)的(de)條件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金(jin)的(de)高(gao)溫(wen)持久(jiu)強度低于高(gao)溫(wen)(熱強)合(he)(he)金(jin)Inconel 718 (0Cr20Ni53Mo3Nb5AlTi),但高(gao)于所試(shi)驗(yan)的(de) Hastelloy B等(deng)合(he)(he)金(jin)。




  研究表明,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金時效態的(de)強度約為固(gu)溶態的(de)兩(liang)倍,按此時效態的(de)高溫強度性能此合金可用(yong)到≤705℃。


四、冷加(jia)工和成型性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金固(gu)溶(rong)態與 Hastelloy B10相(xiang)似,具有(you)良(liang)好的冷(leng)、熱(re)(re)加(jia)(jia)工(gong)和成(cheng)型性。熱(re)(re)加(jia)(jia)工(gong)溫度可在980~1230℃間的較高(gao)溫度下(xia)進行。但若為了獲得細晶(jing)粒結構,熱(re)(re)加(jia)(jia)工(gong)終(zhong)止溫度可在熱(re)(re)加(jia)(jia)工(gong)溫度范圍內的下(xia)限溫度進行。由(you)于此合金固(gu)溶(rong)態也(ye)具有(you)良(liang)好的冷(leng)塑性,故也(ye)極易冷(leng)加(jia)(jia)工(gong)。但無(wu)論是熱(re)(re)加(jia)(jia)工(gong)還是冷(leng)加(jia)(jia)工(gong)材,在時效前均需先進行固(gu)溶(rong)處理。


五、熱處理(li)工藝


  除有特殊要求外,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金均需進行最終熱(re)(re)處理(li)。熱(re)(re)處理(li)工藝為925~1120℃加熱(re)(re)保溫后空冷(leng)或水冷(leng)(高截面尺(chi)寸者)。此合金固溶處理(li)后的時效溫度(du)為650℃x24~48小時保溫后空冷(leng)。


六、焊接(jie)性能


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金(jin)(jin)具(ju)有良好(hao)的(de)焊(han)接(jie)性能,合(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)(zai)固(gu)溶狀態下可采(cai)用GTAW和(he)GMAW工藝進(jin)行焊(han)接(jie),建議采(cai)用化(hua)學(xue)成分匹配的(de)焊(han)絲。由(you)于(yu)埋弧焊(han)和(he)氧(乙(yi))炔焊(han)熱輸入高(gao),不推薦用于(yu)焊(han)接(jie)此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)。焊(han)接(jie)時(shi)層間(jian)溫度要≤95℃.由(you)于(yu)00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金(jin)(jin)一般系在(zai)(zai)固(gu)溶十時(shi)效(xiao)態使用,建議焊(han)后時(shi)效(xiao)前要進(jin)行固(gu)溶處理,以獲得良好(hao)的(de)焊(han)接(jie)接(jie)頭和(he)母材(cai)整(zheng)體(ti)的(de)性能。


七、物(wu)理性能


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的物理性(xing)能見表 3-4-60。


表 4-60.jpg


八、應用


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)合(he)金作為(wei)高溫(耐(nai)熱)合(he)金使用(yong)(yong)(yong)經固(gu)溶(rong)(rong)+時效處理后(hou)可用(yong)(yong)(yong)于(yu)航空和航天工業(ye)中,若作為(wei)耐(nai)蝕合(he)金使用(yong)(yong)(yong)則為(wei)固(gu)溶(rong)(rong)處理態,其用(yong)(yong)(yong)途(tu)基(ji)本上與前述(shu)00Mo24Ni60Cr8Fe6(Hastelloy B10)合(he)金相似(si),可用(yong)(yong)(yong)于(yu)耐(nai)氫氟酸和耐(nai)氟化物熔鹽的(de)環境(jing)中。由于(yu)此(ci)合(he)金具(ju)有的(de)高強(qiang)(qiang)度,已用(yong)(yong)(yong)于(yu)既耐(nai)氟化物腐蝕又要求(qiu)高強(qiang)(qiang)度的(de)構件,效果(guo)良好。