哈氏合金是一種鎳基耐腐蝕合金,主要分成鎳-鉻合金與鎳鉻鉬合金兩大類。哈氏合金具有良好的抗腐蝕性和熱穩定性,多用于航空事業,化學領域等。哈氏合金(Hastelloy alloy)就是美國哈氏合金國際公司所生產的鎳基耐蝕合金的商業牌號的統稱。
Hastelloy C-276合金中外牌號: 美國UNS:N10276 ,德國DIN: NiMo16Cr15W W-Nr: 2.4819 中國GB/T: NS 334 英國BS: NA 17D 化學成分標號:00Cr16Ni60Mo16W4
(00Cr16Ni60Mo16W4 )Hastelloy C-276 合金于1965年問世,1970年后采用爐外精煉工藝(AOD,VOD)進行生產,以獲得超低碳(C ≤ 0.02% )和高純度的合金內在質量。為了降低0Cr16Ni60Mo16W4合金的焊后和熱成型后晶間腐蝕的敏感性和脆性,克服Hastelloy C合金焊接后或熱成型后尚需要進行固溶處理的嚴重缺點,除降低碳含量(C ≤ 0.02% )外,還降低了合金中的硅含量到≤ 0.08%。降低碳含量可減少合金中的碳化物析出的數量;降低硅含量可減少合金中金屬間相的沉淀數量,從而達到提高合金耐晶間腐蝕性能的目的。與此同時,合金的塑性、韌性和加工成型也有極大的改善。
一、化學成分
00Cr16Ni60Mo16W4 合金化學成分見下表,其特點是低碳、低硅。
Hastelloy C-276 ( GB NS 334 )合金的化學成分 | ||||||||||||
元素名稱 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | W | Fe | Co | V |
含量 | ≤0.02 | ≤0.08 | ≤1.0 | ≤0.04 | ≤0.03 | 14.5~16.5 | ≥57 | 15.0~17.0 | 3.0~4.5 | 4.0~7.0 | ≤2.5 | ≤0.035 |
二、耐蝕性能
1. 全面腐蝕
一般情況0Cr16Ni60Mo16W4的腐蝕數據對00Cr16Ni60Mo16W4也是適用的。表3-5-26和圖3-5-16~圖3-5-21列出了該合金本身進行腐蝕試驗所取得的結果。顯然,00Cr16Ni60Mo16W4合金固溶態的耐蝕特點與0Cr16Ni60Mo16W4完全一致。因此,前述 0Cr16Ni60Mo16W4 合金的耐蝕性結果仍可適用于00Cr16Ni60Mo16W4合金。
2. 局部腐蝕
試驗表明,00Cr16Ni60Mo16W4 合金的晶間腐蝕敏感性遠比0Cr16Ni60Mo16W4低。但是,當在600~1150℃敏化或焊后冷卻時,此合金中仍有二次碳化物和一些金屬間相析出,因而在某些介質條件下仍然影響00Cr16Ni60Mo16W4 合金在焊接用途的使用。在5%FeCl3+10%NaCl溶液中,室溫下試驗72h,00Cr16Ni60Mo16W4合金無論是焊態、固溶態,還是焊后熱處理態均無點蝕產生。表3-5-27系在一些介質中,00Cr16Ni60Mo16W4 合金耐點蝕試驗結果。
在10%FeCl3 中進行的縫隙腐蝕試驗結果標準,00Cr16Ni60Mo16W4 耐縫隙腐蝕性能也是較好的。
3. 加速腐蝕試驗
加速腐蝕試驗是為了迅速確定 Hastelloy C-276合金的耐蝕性是否滿足工廠實際腐蝕環境的需要。加速腐蝕試驗所選用的介質一般要較實際使用條件更加苛刻。對鎳鉻鉬型耐蝕合金而言,按規定要進行鹽酸彎曲試驗和硫酸鐵試驗。
鹽酸彎曲試驗系10%沸騰HCI酸中試驗24小時,然后將試樣彎曲180°。焊接試樣則要求垂直于焊縫方向彎曲,且彎曲中部位要位于熱影響區。彎曲后的試樣在放大10倍下觀察有無晶間開裂現象。
硫酸鐵試驗系在50%H2SO4+42g/LFe2(SO4)3沸騰溶液中試驗24h。若有晶間腐蝕存在,則試樣的腐蝕會加速。對于Hastelloy C-276合金,可允許的最高腐蝕速率為1.02mm/月或12.24mm/a。
三、力學性能
表 3-5-29 系 00Cr16Ni60Mo16W4 合金的室溫和高溫瞬時力學性能。表 3-5-30 則系焊接金屬的力學性能。 表 3-5-31 和 表 3-5-32 分別為不同熱處理條件下的低溫沖擊性能和室溫硬度。
四、物理性能
00Cr16Ni60Mo16W4 合金的物理性能件下表
五、焊接性能
Hastelloy C-276合金焊接性能良好,可以采用通用的焊接方法進行焊接無特殊困難。而TIG、MIG和手工電弧焊則是最常用的。但當用于耐蝕用途時,不推薦選用乙炔焊方法。焊接過程中要防止熱輸入過大,對于埋弧焊更應特別注意。
六、冷熱加工及成型性能
0Cr16Ni60Mo16W4合金冷加工并無特殊困難。但是,其熱加工則是鎳基耐蝕合金中較困難的一種。這并不是由于其熱塑性低,而是由于變形抗力大,加工工藝控制要求嚴格所致。圖3-5-14和圖3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合金的熱塑性進行試驗所取得的結果。顯然,電渣重熔冶煉可明顯提高此合金的熱塑性。合金鍛態的熱塑性高于鑄態。合金的熱加工及熱成型溫度以1000~1200℃為宜。
七、熱處理
在沒有特殊規定和要求的情況下,Hastelloy C-276合金進行固溶處理,即在1121℃下加熱后急冷。在此種狀態下,Hastelloy C-276合金才具有最佳的耐蝕、力學綜合性能。
八、應用
Hastelloy C-276合金在冶金廠可生產板、管、絲、帶、棒材以及鍛件和鑄件。此合金由于在氯化物以及含各種有機酸的硫酸、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。