哈氏(shi)合(he)金(jin)是一種(zhong)鎳(nie)基(ji)耐腐蝕合(he)金(jin),主要分(fen)成鎳(nie)-鉻(ge)合(he)金(jin)與鎳(nie)鉻(ge)鉬合(he)金(jin)兩大類(lei)。哈氏(shi)合(he)金(jin)具(ju)有良好的(de)抗腐蝕性和(he)熱穩定性,多用于航空事業,化(hua)學領域(yu)等。哈氏(shi)合(he)金(jin)(Hastelloy alloy)就是美國哈氏(shi)合(he)金(jin)國際(ji)公司(si)所生產的(de)鎳(nie)基(ji)耐蝕合(he)金(jin)的(de)商業牌(pai)號的(de)統稱。
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合金與前述(shu)鎳鉬(mu)耐(nai)蝕合金不同(tong),是(shi)一(yi)種有優良耐(nai)蝕性且(qie)高溫高強度、低(di)熱膨脹的沉淀硬化型耐(nai)蝕、耐(nai)熱合金。
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(hua)學(xue)成分和(he)組(zu)織特點(dian)
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合(he)金的化學成分見表3-4-49。從化學成分中可看出(chu),此合(he)金與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6 (Hastelloy B10)合(he)金相較除(chu)鎳、鉬、鉻(ge)近似外,不僅含(han)鐵量低(di)而且還含(han)有(you)鈷等元素(su)。
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 化學成分 | |||||||||||
合金名稱(cheng) | Ni | Mo | Cr | Fe | Co | Mn | Si | Al | C | B | Cu |
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2) Haynes 242 | 65 | 24~28 | 7.0~9.0 | ≤2.00 | ≤2.5 | ≤0.8 | ≤0.8 | ≤0.5 | ≤0.03 | ≤0.006 | ≤0.5 |
此(ci)合金(jin)(jin)固溶態與鎳鉬(mu)型耐蝕合金(jin)(jin)相(xiang)同,但(dan)時效后會有Ni2(Mo,Cr)型金(jin)(jin)屬(shu)間(jian)相(xiang)在基體上沉(chen)淀。由(you)于(yu)此(ci)金(jin)(jin)屬(shu)間(jian)相(xiang)非常細(xi)小,只有用(yong)電子顯微(wei)鏡才能觀察到(見圖3-4-41中黑(hei)色(se)突出的質點(dian)),此(ci)相(xiang)是(shi)此(ci)合金(jin)(jin)的強化相(xiang)。
二、耐腐蝕性能
1. 在酸(suan)溶液中
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在各(ge)種酸溶液(ye)中的(de)試驗結果見表3-4-50和(he)表3-4-51 以及(ji)圖(tu)3-4-42和(he)圖(tu) 3-4-43。
2. 在高(gao)溫(wen)氟化氫(qing)氣和氯化物熔鹽中(zhong)的(de)耐(nai)蝕(shi)性
由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)(jin)的(de)(de)高鉬(mu)(mu)量(liang)并含有8%Cr,因而在高溫HF氣中(zhong)(zhong)和高溫氟化物熔鹽(yan)(KCl-KF-NaF)中(zhong)(zhong)的(de)(de)耐蝕(shi)性較其他一些耐蝕(shi)合金(jin)(jin)為優。在10℃,70%HF 氣中(zhong)(zhong)試(shi)驗136h后的(de)(de)結果見(jian)表3-4-52。可以看出,0Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)(jin)的(de)(de)耐蝕(shi)性優于含~15%Cr的(de)(de)簡單的(de)(de)鎳(nie)鉻耐蝕(shi)合金(jin)(jin)Inconel 600 (0Cr15Ni75Fe),也優于高鉻量(liang)而鉬(mu)(mu)量(liang)較低的(de)(de)鎳(nie)鉻鉬(mu)(mu)型合金(jin)(jin) Inconel 625和 Hastelloy C-22。
3. 高溫抗氮(dan)化性
表(biao)3-4-53列出了(le)在(zai)980℃(流動的(de)氨中)試(shi)(shi)驗168小時后的(de)合(he)金(jin)的(de)表(biao)面(mian)氮(dan)化情(qing)況。可以看出,在(zai)所試(shi)(shi)驗的(de)合(he)金(jin)中,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金(jin)的(de)抗(kang)氮(dan)化性是最好的(de),這主要(yao)是由于(yu)242合(he)金(jin)中的(de)鎳基和低(di)鉻(ge)量(liang)。
4. 高溫抗氧化(hua)性(xing)
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在(zai)≤815℃下(xia)具有(you)良好的(de)抗氧化性(xing),因此(ci)在(zai)連續或(huo)斷續工作條件下(xia)不需要(yao)采(cai)取任何表面防護(hu)措施。
采用(yong)圖3-4-44 的金相法來(lai)評定的高溫抗氧化性(xing)并得(de)到表3-4-54 的結(jie)果。可(ke)以看(kan)出(chu),在所試驗(yan)條件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金的抗氧化性(xing)要遠比 Hastelloy B合(he)金為(wei)優,顯然這主要是與242合(he)金含有(you)8%Cr且鉬量較低有(you)關(guan)。
三、力學性能
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)的棒材(cai)(和環件)、熱軋(ya)(ya)(ya)板、冷軋(ya)(ya)(ya)板材(cai)固溶(rong)+650℃時(shi)效48小時(shi)的拉(la)(la)伸(shen)性能見表3-4-55~表3-4-57。表3-4-58則系(xi)此(ci)合金(jin)冷軋(ya)(ya)(ya)板固溶(rong)態(tai)、固溶(rong)十(shi)冷加工、固溶(rong)十(shi)冷加工十(shi)時(shi)效態(tai)的拉(la)(la)伸(shen)性能。而圖3-4-45 則系(xi)此(ci)合金(jin)的瞬時(shi)高溫強(qiang)度與 Hastelloy B和 Hastelloy C-2000 合金(jin)的對比試驗結果(guo)。
表3-4-59指出了00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)經(jing)650℃長期加(jia)(jia)熱(re)后的抗(kang)拉性(xing)(xing)能和沖擊性(xing)(xing)能,可(ke)以看出,隨650℃加(jia)(jia)熱(re)時間的增長,合金(jin)的強(qiang)度(du)提高,塑性(xing)(xing)有所降低,而韌性(xing)(xing)下(xia)降最(zui)為明顯,經(jing)650℃ 8000h加(jia)(jia)熱(re)后,韌性(xing)(xing)的損失(shi)達60%。
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)的高溫持久性能(neng)見圖3-4-46。可(ke)以看出(chu),在所試驗的條件(jian)下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)的高溫持久強(qiang)度(du)低于(yu)高溫(熱強(qiang))合金(jin)Inconel 718 (0Cr20Ni53Mo3Nb5AlTi),但(dan)高于(yu)所試驗的 Hastelloy B等合金(jin)。
研究(jiu)表明,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)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(he)金可(ke)用(yong)到≤705℃。
四、冷加工和成型性
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金固(gu)溶態(tai)與 Hastelloy B10相似,具有(you)良好的冷、熱加(jia)工(gong)和成型性(xing)。熱加(jia)工(gong)溫(wen)度(du)(du)可在(zai)980~1230℃間的較高(gao)溫(wen)度(du)(du)下進行(xing)(xing)。但(dan)(dan)若為了獲得細晶粒(li)結構,熱加(jia)工(gong)終止溫(wen)度(du)(du)可在(zai)熱加(jia)工(gong)溫(wen)度(du)(du)范圍內(nei)的下限溫(wen)度(du)(du)進行(xing)(xing)。由于(yu)此合金固(gu)溶態(tai)也(ye)具有(you)良好的冷塑性(xing),故也(ye)極易冷加(jia)工(gong)。但(dan)(dan)無論是熱加(jia)工(gong)還是冷加(jia)工(gong)材,在(zai)時效前均需先進行(xing)(xing)固(gu)溶處理。
五(wu)、熱處理工藝
除有特殊要求外,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金(jin)均需(xu)進行最終熱(re)處理。熱(re)處理工藝為925~1120℃加熱(re)保(bao)溫(wen)后空冷(leng)或水冷(leng)(高截面尺寸者)。此合(he)金(jin)固溶處理后的時效溫(wen)度(du)為650℃x24~48小時保(bao)溫(wen)后空冷(leng)。
六、焊接性能
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金具有良(liang)好的(de)焊(han)接(jie)(jie)性能,合(he)金在(zai)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)狀態(tai)下可(ke)采用(yong)GTAW和GMAW工(gong)藝進行(xing)焊(han)接(jie)(jie),建議采用(yong)化學成(cheng)分(fen)匹配的(de)焊(han)絲。由于埋弧(hu)焊(han)和氧(yang)(乙(yi))炔焊(han)熱輸(shu)入高,不推薦用(yong)于焊(han)接(jie)(jie)此合(he)金。焊(han)接(jie)(jie)時(shi)層間溫度要≤95℃.由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金一般系(xi)在(zai)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)十時(shi)效態(tai)使用(yong),建議焊(han)后時(shi)效前要進行(xing)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理,以獲得良(liang)好的(de)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭和母材整體的(de)性能。
七、物理性(xing)能
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)的物理性能(neng)見(jian)表 3-4-60。
八、應用
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)合金(jin)(jin)作(zuo)為高溫(耐(nai)(nai)熱)合金(jin)(jin)使(shi)用(yong)(yong)(yong)經固溶+時(shi)效處理后可(ke)用(yong)(yong)(yong)于(yu)航空和(he)航天工業中,若作(zuo)為耐(nai)(nai)蝕合金(jin)(jin)使(shi)用(yong)(yong)(yong)則為固溶處理態,其用(yong)(yong)(yong)途(tu)基本(ben)上與前述(shu)00Mo24Ni60Cr8Fe6(Hastelloy B10)合金(jin)(jin)相似,可(ke)用(yong)(yong)(yong)于(yu)耐(nai)(nai)氫氟(fu)酸和(he)耐(nai)(nai)氟(fu)化(hua)物(wu)熔鹽的環境中。由于(yu)此合金(jin)(jin)具有的高強度,已用(yong)(yong)(yong)于(yu)既耐(nai)(nai)氟(fu)化(hua)物(wu)腐蝕又要求高強度的構(gou)件(jian),效果(guo)良好。