镍基合金哈氏合金高温合金管的性能、化学成分

以镍为基体,能在一些介质中耐腐蚀的合金,称为镍基耐蚀合金。此外,含镍大于30%,且含镍加铁大于50%的耐蚀合金,习惯上称为铁-镍基耐蚀合金(见不锈耐酸钢)。1905年美国生产的Ni-Cu合金(Monel合金Ni 70 Cu30)是最早的镍基耐蚀合金。1914年美国开始生产Ni-Cr-Mo-Cu型耐蚀合金(Illium R),1920年德国开始生产含Cr约15%、Mo约7%的Ni-Cr-Mo型耐蚀合金。70年代各国生产的耐蚀合金牌号已近50种。其中产量较大、使用较广的有Ni-Cu,Ni-Cr,Ni-Mo,Ni-Cr-Mo(W),Ni-Cr-Mo-Cu和Ni-Fe-Cr,Ni-Fe-Cr-Mo等合金系列,共十多种牌号。中国在50年代开始研制镍基和铁-镍基耐蚀合金,到70年代末,已有十多种牌号。
类别
镍基耐蚀合金多具有奥氏体组织。在固溶和时效处理状态下,合金的奥氏体基体和晶界上还有金属间相和金属的碳氮化物存在,各种耐蚀合金按成分分类及其特性如下:
Ni-Cu合金 在还原性介质中耐蚀性优于镍,而在氧化性介质中耐蚀性又优于铜,它在无氧和氧化剂的条件下,是耐高温氟气、氟化氢和氢氟酸的最好的材料(见金属腐蚀)。
Ni-Cr合金 主要在氧化性介质条件下使用。抗高温氧化和含硫、钒等气体的腐蚀,其耐蚀性随铬含量的增加而增强。这类合金也具有较好的耐氢氧化物(如NaOH、KOH)腐蚀和耐应力腐蚀的能力。
Ni-Mo合金 主要在还原性介质腐蚀的条件下使用。它是耐盐酸腐蚀的最好的一种合金,但在有氧和氧化剂存在时,耐蚀性会显著下降。
Ni-Cr-Mo(W)合金 兼有上述Ni-Cr合金、Ni-Mo合金的性能。主要在氧化-还原混合介质条件下使用。这类合金在高温氟化氢气中、在含氧和氧化剂的盐酸、氢氟酸溶液中以及在室温下的湿氯气中耐蚀性良好。
Ni-Cr-Mo-Cu合金 具有既耐硝酸又耐硫酸腐蚀的能力,在一些氧化-还原性混合酸中也有很好的耐蚀性。
什么是超级不锈钢?镍基合金?
超级不锈钢、镍基合金是一种特种的不锈钢,首先在化学成分上与普通不锈钢304不同,是指含高镍,高铬,高钼的一种高合金不锈钢。其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上,与304相比,具有更加优秀的耐高温或者耐腐蚀性能,是304不可取代的。另外,从不锈钢的分类上,特殊不锈钢的金相组织是一种稳定的奥氏体金相组织。
由于这种特种不锈钢是一种高合金的材料,所以在制造工艺上相当复杂,一般人们只能依靠传统工艺来制造这种特种不锈钢,如灌注,锻造,压延等等。
在许多的领域中,比如
1,海洋:海域环境的海洋构造物,海水淡化,海水养殖,海水热交换等。
2,环保领域:火力发电的烟气脱硫装置,废水处理等。
3,能源领域:原子能发电,煤炭的综合利用,海潮发电等。
4,石油化工领域:炼油,化学化工设备等。
5,食品领域:制盐,酱油酿造等
在以上的众多领域中,普通不锈钢304是无法胜任的,在这些特殊的领域中,特种不锈钢是不可缺少的,也是不可被替代的。近几年来,随着经济的快速发达,随着工业领域的层次的不断提高,越来越多的项目需要档次更高的不锈钢。。。。。特种不锈钢(超级不锈钢、镍基合金)。
一些代表性的特种不锈钢有:
1,超级不锈钢,也就是说是一种含有约6%钼的特种不锈钢,世界上有十来种钢种。大家也叫6钼不锈钢。比如他的主要成分为;25Ni-23Cr-5.5Mo-0.2N
2,英苛莱合金,比如说英苛莱800,他的主要成分为;32Ni-21Cr-Ti,Al
3,英苛镍合金,比如说英苛镍600,他的主要成分位;73Ni-15Cr-Ti,Al
4,哈氏合金,比如说C-276,他的主要成分位;56Ni-16Cr-16Mo-4W
5,蒙乃尔合金,比如说蒙乃尔400,他的主要成分位;65Ni-34Cu
综合以上事例中,如果是选用普通不锈钢(304),而不是选用特种不锈钢的情况下,普通不锈钢(304)并不适合这样的高温或者高腐蚀的环境,材料会马上发生腐蚀,或者发生高温氧化。所以在众多的需要耐高温,耐腐蚀的环境下,特种不锈钢是最好的选择。特种不锈钢超越了从来的不锈钢范畴,具有卓越不凡的性能,无论是今天还是将来,特殊不锈钢材料都有着源源不绝的需求。
抗菌不锈钢介绍
上世纪末日本的不锈钢生产厂家通过研究发现,在不锈钢中加入某种抗菌金属,经过适当的热处理,可以获得长期稳定的抗菌性能的不锈钢。1998年日新钢铁公司研制成功铁素体系抗菌不锈钢NSSAM1、马氏体系抗菌不锈钢NSSAM2和奥氏体系抗菌不锈钢NSSAM3,形成了含铜抗菌不锈钢系列。同年,川崎钢铁公司研制成功含银抗菌不锈钢。
我公司是在上述市场和技术背景下,于2005年1月份正式立项,开始了铁素体抗菌不锈钢430Cu产品特性研究和开发,选择在 430不锈钢的基础上通过添加大约1.5%的铜,并在制造过程中,采取特殊的热处理,从而使不锈钢自表面到内部均匀地弥散微细的铜析出物Fe-Cu,使得不锈钢在保证其基本性能的同时,获得良好的抗菌、灭菌的性能。
430Cu保持了其原有的力学性能,耐蚀能力和良好的冷热加工性能,强度较普通的430不锈钢有所提高,而且延伸性能相当的情况下,材料的冷加工成型要优于430不锈钢产品。
该材料最主要的特性是抗菌性能,对常见的一些菌种具有很好的杀灭作用。由于抗菌相在基体中的弥散分布,材料的抗菌作用不会由于磨擦等原因而消失,即具有长效性。
抗菌不锈钢是材料科学与环境科学交叉而开发的一种新型材料,由于其既具有不锈钢的优点,又有良好的抗菌性能,被应用于各种日常生活用品、易交叉感染的地方和公共场合的各种设施,如啤酒、奶类、制药等企业的设备管道、储罐以及厨房用具、洗衣机、家用器具、医疗器具等。
下面介绍一下抗菌不锈钢生产的工艺∶
抗菌不锈钢是一种新型具有环保性的多功能材料,所谓抗菌不锈钢就是在生产不锈钢的冶炼过程中加入适量的,具有抗菌作用的金属元素(如铜金属元素,银金属元素),生产出的不锈钢再经过抗菌性表面热处理后,即产生良好的抗菌性能,其生产工艺为:
原料配料+抗菌素冶炼浇铸轧制抗菌热处理完成
抗菌不锈钢与普通不锈钢相比,除具有稳定的机械加工性能外,其耐腐蚀性能也很强,并且可耐擦洗,耐酸碱,不老化。
抗菌不锈钢与同类不锈钢相比,物理性能基本相同,但在力学性能方面稍有变化,因为在不锈钢中加入适量的铜金属抗菌元素,所以对热加工有不利影响,但很适宜进行冷加工处理。如何鉴别不锈钢和“不锈铁”用品
现在市场上出现的许多炊具,尽管招牌上写的是不锈钢,实际上是“不锈铁”制品。那么,如何鉴别不锈钢和“不锈铁”用品呢?从标记上识别:很多不锈钢用品表面都打有钢印,例如:13-0、18-8等字样,短线前边的数字表示产品含铬量,短线后边的数字表示产品中含镍量。像13-0表示它只含铬不含镍,俗称“ 不锈铁”;而18-8表示产品含铬也含镍,这才是不锈钢。从声音谈判:敲击不锈钢或“不锈铁”制品,也可以作为一种判断方法。用永久磁铁吸引:真正的不锈钢不被磁铁吸引,“不锈铁”则可以被磁铁吸引。尽管“不锈铁”和不锈钢性质上存在差异,但就其抗锈蚀能力而言,都明显优于锻铁和铸铁炊具。
磁铁难辨不锈钢
人们常以磁铁吸附不锈钢材,验证其优劣真假。不吸无磁,认为是好的,反之,则认为是冒牌假货。其实,这是一种不切实际的辨别方法。
不锈钢种类繁多,常温下按组织结构可分为奥氏体型和马氏体或铁素体型。奥氏体型是无磁或弱磁性,马氏体或铁素体型是有磁性。然而,也并不一定如此。如通常用作装修管板的奥氏体型的304材质,一般来讲是无磁性的,但因冶炼造成化学成分波动或加工状态不同也可能出现磁性,这不能认为是冒牌或不合格。另外 304不锈钢经过冷加工,组织结构也会向马氏转化,冷加工变形度越大,马氏体转化越多,钢的磁性就越大。相反,质量次一点的200系列不锈钢,很有可能不带磁性,由此判定它是货真价实的不锈钢,就大错特错了。
UNS N08800(NAS 800L)
特点:
NAS 800L是在氯化物环境下具有非常优秀耐腐蚀性的合金。
NAS 800H具有良好的高耐腐蚀性,亦可作耐酸钢。
NAS 800T在i高温下保持良好的强度,具有耐腐蚀性以及耐氧化性的高镍耐热钢,在高温下保持高度组织稳定性的特征。更是通过高温热处理对晶粒大小和C(碳)、Ti(钛)、Al(铝)含量的控制获得很高的蠕变强度。
化学成分
表1 NAS 800L的化学成分(wt%)
CSiMnPSNiCrAlTiCu
规格≤0.10≤1.0≤1.50≤0.030≤0.01530.0~
35.019.00~
23.000.15~
0.600.15~
0.60≤0.75
例0.0120.300.270.0150.000530.519.90.320.400.03

对应规格
JIS G4902:NCF 800
ASTM A240:UNS N08800,ASTM B409:UNS N08800
ASME SB-409:UNS N08800
物理特性
密 度 (g/cm3) 8.02
比 热 (J/g.K) 0.460
热 传 导 率 (W/cm.K) 0.17
固 定 电 阻 (μΩ.cm) 99
平均热膨胀系数 (×10-6/K)38~100℃14.2
38~400℃16.6
38~850℃18.4

机械性能
表3 室温下NAS 800L的机械性能
形状0.2% Y.S(N/mm2)T.S(N/mm2)El(%)HV
例冷轧卷22855642126

耐腐蚀性
NAS 800L是在氯化物环境下具有非常优秀耐腐蚀性的合金。耐应力腐蚀裂纹的敏感度比标准奥氏体不锈钢更好。
表4 耐应力腐蚀裂纹的试验结果
试验1试验2
20%NaCl+1%Na2Cr2O7
(boil,330hr)30%MgCl2
(boil,110hr)
NAS H840No SCCNo SCC
NCF800No SCCNo SCC
SUS316SCCSCC
SUS304SCCSCC
※ SCC=Stress Corrosion Cracking发生,No SCC=不发生
使用例
高级电热管的外管等、作为耐高温材料具有非常广泛的用途。

国内外镍基合金材料牌号对照表

美标 欧标 Din标 日标 国标 成分
N088001.4558X2NiCrAlTi3220NCF800NS1110Cr20Ni32AlTi
(Incoloy800)(NCF2B)
N08810   NS1121Cr20Ni32AlTi
(Incoloy800H)
N088252.4858NiCr21MoNCF825NS1420Cr21Ni42Mo3Cu2Ti
(Incoloy825)
N066002.4817LC-NiCr15FeNCF600NS3121Cr15Ni75Fe8
(Inconel600)(NCF1B)
N066012.4851NiCr23FeNCF601NS3131Cr23Ni60Fe13Al
N066902.4642NiCr29Fe NS3150Cr30Ni60Fe10
(Inconel690)
N10001   NS3210Ni65Mo28Fe5V
(HastelloyB)
N106652.4617NiMo28 NS32200Ni70Mo28
(HastelloyB-2)
(HastelloyC)   NS3330Cr15Ni60Mo16W5Fe5
N102762.4819NiMo16Cr15W NS33400Cr15Ni60Mo16W5Fe5
(HastelloyC-276)
N064552.461NiMo16Cr1Ti NS33500Cr16Ni65Mo16Ti
(HastelloyC-4)
N066252.4856NiCr22Mo9Nb NS3360Cr20Ni65Mo10Nb4
(Inconel625)

347H(1Cr19Ni11Nb)

哈氏合金介绍
  (1) 美国哈氏合金国际公司(Haynes International,Inc.)公司前身的Haynes Stellite Work (哈茨钴铬钨工厂)于1921年创立于美国印地安那州 Kokomo,距今已有91年历史,在九十余年经历的生产和研究中不断创新与发明,从而在高合金领域稳居世界首位。Haynes 国际公司注重产品的生产和开发。主要从事高质量的耐腐蚀和耐高温镍-钴合金的开发和生产。同时,公司的专家技术人员在全球范围内提供进一步的客户服务和技术支持。Haynes公司的服务中心及分支机构能为客户及时提供板材、棒材、管材、管材、锻件、法兰和连接件等。
  (2) 哈氏合金 (Hastelloy alloy)
  哈氏合金是镍基合金的一种,目前主要分为B、C、G三个系列,它主要用于铁基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不锈钢、非金属材料等无法使用的强腐蚀性介质场合,在国外已广泛应用于石油、化工、环保等诸多领域。
  哈氏合金(Hastelloy alloy)
  一.目前主要分为B、C、G三个系列,它主要用于铁基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不锈钢、非金属材料等无法使用的强腐蚀性介质场合。
  哈氏合金牌号
  为改善哈氏合金的耐蚀性能和冷、热加工性能,哈氏合金先后进行了三次重大改进,其发展过程如下:
  B系列 :B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
  C系列 :C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
  G系列 :G → G-3(00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30(00Cr30Ni48Mo7Cu)
  目前使用最广泛的是第二代材料N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)、N06455(C-4)和N06985(G-3)。
  二、典型哈氏合金化学成分
  材料的化学成分
  Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn P S W V Cu Nb+Ta
  N10665 (B-2) 基 ≤1.0 26.0~30 ≤2.0 ≤0.02 ≤0.10 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03
  N10276 (C-276) 基 14.5~16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.0 ≤0.01 ≤0.08 ≤2.5 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03 3.0~ 4.5 ≤0.035
  N06007 (G-3) 基 21.0~23.5 6.0~ 8.0 18.0~21 ≤0.015 ≤1.0 ≤5.0 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03 ≤1.5 1.5~2.5 ≤0.50
  三、力学性能
  哈氏合金的力学性能非常突出,它具有高强度、高韧性的特点,所以在机加工方面有一定的难度,而且其应变硬化倾向极强,当变形率达到15%时,约为18-8不锈钢的两倍。哈氏合金还存在中温敏化区,其敏化倾向随变形率的增加而增大。当温度较高时,哈氏合金易吸收有害元素使它的力学性能和耐腐蚀性能下降。
  材料的力学性能
  四、常用哈氏合金
  1:Hastelloy B-2 alloy(哈氏B-2合金)
  一、耐蚀性能
  哈氏B-2合金是一种有极低含碳量和含硅量的Ni-Mo合金,它减少了在焊缝及热影响区碳化物和其他相的
  众所周知,哈氏B-2合金在各种还原性介质中具有优良的耐腐蚀性能,能耐常压下任何温度,任何浓度盐酸的腐蚀。在不充气的中等浓度的非氧化性硫酸、各种浓度磷酸、高温醋酸、甲酸等有机酸、溴酸以及氯化氢气体中均有优良的耐蚀性能,同时,它也耐卤族催化剂的腐蚀。因此,哈氏B-2合金通常应用于多种苛刻的石油、化工过程,如盐酸的蒸馏,浓缩;乙苯的烷基化和低压羰基合成醋酸等生产工艺过程中。
  但在哈氏B-2合金多年的工业应用中发现:(1)哈氏B-2合金存在对抗晶间腐蚀性能有相当大影响的两个敏化区:1200~1300℃的高温区和550~900℃的中温区;(2)哈氏B-2合金的焊缝金属及热影响区由于枝晶偏析,金属间相和碳化物沿晶界析出,使其对晶间腐蚀敏感性较大;(3)哈氏B-2合金的中温热稳定性较差。当哈氏B-2合金中的铁元素含量降至2%以下时,该合金对β相(即Ni4Mo相,一种有序的金属间化合物)的转变敏感。当合金在650~750℃温度范围内停留时间稍长,β相瞬间生成。β相的存在降低了哈氏B-2合金的韧性,使其对应力腐蚀变得敏感,甚至会造成哈氏B-2合金在原材料生产(如热轧过程中)、设备制造过程中(如哈氏B-2合金设备焊后整体热处理)及哈氏B-2合金设备在服役环境中开裂。现今,我国和世界各国指定的有关哈氏B-2合金抗晶间腐蚀性能的标准试验方法均为常压沸腾盐酸法,评定方法为失重法。由于哈氏B-2合金是抗盐酸腐蚀的合金,因此,常压沸腾盐酸法检验哈氏B-2合金的晶间腐蚀倾向相当不敏感。国内科研机构用高温盐酸法对哈氏B-2合金进行研究发现:哈氏B-2合金的耐蚀性能不仅取决于其化学成分,还取决于其热加工的控制过程。当热加工工艺控制不当时,哈氏B-2合金不仅晶粒长大,而且晶间会析出现高Mo的σ相,此时,哈氏B-2合金的抗晶间腐蚀的性能明显下降,在高温盐酸试验中,粗晶粒板与正常板的晶界浸蚀深度相差约一倍左右。
  二、物理性能
  密度:9.2g/cm3, 熔点:1330~1380℃,磁导率:(℃,RT)≤1.001
  三、化学成分
  化学成分
  元素 Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co P S
  最小 余量 0.4 1.6 26.0
  最大 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0.02 0.010
  五、制造与热处理
  1:加热
  对于哈氏B-2合金来说,在加热前和加热过程中表面保持清洁并远离污染物是十分重要的。如果哈氏B-2合金在含有硫、磷、铅或其他低熔点金属污染物的环境下加热,则会变脆,这些污染物的来源主要包括标记笔痕迹、温度指示漆、油脂和液体、烟气。此烟气必须含硫低;例如:天然气和液化石油气含硫量不超过0.1%,城市空气含硫量不超过0.25g/m3,燃料油的含硫量不超过0.5%即为合格。
  对加热炉的气体环境要求是中性环境或轻还原性环境,并且不可以在氧化性和还原性之间波动。炉中的火焰不可以直接冲击哈氏B-2合金。同时要以最快的加热速度把材料加热到要求达到的温度,即要求首先要把加热炉的温度上升到要求温度,再把材料放入炉中加热。
  2:热加工
  哈氏B-2合金可以在900~1160℃范围内进行热加工,加工过后应该以水淬火。为了确保有最好的耐蚀性能,热加工过后应该退火。
  3:冷加工
  冷加工的哈氏B-2合金必须经过固溶处理,由于其具有比奥氏体不锈钢高得多的加工硬化率,所以成形设备要细心考虑。如果执行了冷成形工艺,那么有必要进行级间退火。冷加工变形量超过15%时,使用前要固溶处理。
  4:热处理
  固溶热处理温度要控制在1060~1080℃之间,之后进行水冷淬火或材料厚度在1.5mm以上时可以快速空冷以获得最好的耐蚀性能。在任何加热操作过程中,材料的表面清洁均要有预先的防范。哈氏合金材料或设备部件在进行热处理时要注意以下一些问题:为了防止设备部件热处理变形,应采用不锈钢加强环;对装炉温度、加热和冷却时间应严格控制;装炉前,对热处理件进行预处理,防止产生热裂纹;热处理后,对热处理件100%PT;在热处理过程中如产生热裂纹,经过打磨消除后需补焊者,要采用专门的补焊工艺。
  5:除垢
  哈氏B-2合金表面的氧化物和焊缝附近的污点都要以精细的砂轮等打磨干净。
  由于哈氏B-2合金对氧化性介质比较敏感,因此酸洗过程中会产生较多的含氮元素的气体。
  6:机加工
  哈氏B-2合金要以退火状态进行机加工,对它的加工硬化要有清醒的认识,例如:相对于标准奥氏体不锈钢要采用较慢的表面切削速度,对于表面的硬化层要采用较大的进刀量,并使刀具处于连续的工作状态。
  7:焊接
  哈氏B-2合金焊缝金属及热影响区由于易析出β相而导致贫Mo,从而易于产生晶间腐蚀,因此,哈氏B-2合金的焊接工艺应谨慎制定,严格控制。一般焊接工艺如下:焊材选用ERNi-Mo7;焊接方法GTAW;控制层间温度不大于120℃;焊丝直径φ2.4、φ3.2;焊接电流90~150A。同时,施焊前,焊丝、被焊接件坡口及相邻部位应进行去污脱脂处理。
  哈氏B-2合金热传导系数比钢小得多,如选用单V型坡口,则坡口角度要在70°左右,采用较低的热输入量。通过焊后热处理可以消除残余应力并改善抗应力腐蚀断裂性能。
  2: Hastelloy C-276合金(哈氏C-276合金)
  一、耐蚀性能
  哈氏C-276合金属于镍-钼-铬-铁-钨系镍基合金。它是现代金属材料中最耐蚀的一种。主要耐湿氯、各种氧化性氯化物、氯化盐溶液、硫酸与氧化性盐,在低温与中温盐酸中均有很好的耐蚀性能。因此,近三十年以来、在苛刻的腐蚀环境中,如化工、石油化工、烟气脱硫、纸浆和造纸、环保等工业领域有着相当广泛的应用。
  哈氏C-276合金的各种腐蚀数据是有其典型性的,但是不能用作规范,尤其是在不明环境中,必须要经过试验才可以选材。哈氏C-276合金中没有足够的Cr来耐强氧化性环境的腐蚀,如热的浓硝酸。这种合金的产生主要是针对化工过程环境,尤其是存在混酸的情况下,如烟气脱硫系统的出料管等。下表是四种合金在不同环境下的腐蚀对比试验情况。(所有焊接试样采用自熔钨极氩弧焊)
  四种金属在不同环境下的腐蚀对比试验
  试验环境 (沸腾) 腐蚀率 (毫米/)
  典型316 AL-6XN Inconel625 C-276
  基本 金属试样 焊接 试 样 基本 金属 试样 焊接 试 样 基本 金属 试样 基本 金属 试样 焊接 试 样
  20%醋酸 0.003 0.003 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 0.006
  45%蚁酸 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
  10%草酸 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
  20%磷酸 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
  10%氨基磺酸 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
  10%硫酸 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
  10%碳酸氢钠 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
  哈氏C-276合金可以用作燃煤系统的烟气脱硫部件,在这种环境下C-276是最耐蚀的材料。下表是C-276合金和典型316在烟气模拟系统“绿色死亡”溶液中的腐蚀对比试验情况。
  “绿色死亡”溶液中的腐蚀对比试验
  “绿色死亡”溶液 (沸腾) 腐蚀率 (mm/a)
  典型316 C-276
  7%硫酸 破坏 0.67
  3%盐酸
  1%CuCl2
  1%FeCl3
  由上表可见,C-276合金对混合的具有氯离子的酸、盐溶液有很好的耐蚀性能。
  哈氏C-276合金中Cr、Mo、W的加入将C-276合金的耐点蚀和缝隙腐蚀的能力大大提高。C-276合金在海水环境中被认为是惰性的,所以C-276被广泛地应用在海洋、盐水和高氯环境中,甚至在强酸低PH值情况下。下表是四种金属在6%FeCl3(按ASTM标准G-48执行)溶液中发生缝隙腐蚀的对比情况。
  缝隙腐蚀发生情况
  合金 缝隙腐蚀发生温度
  °F °C
  典型316 27 2.5
  AL-6XN 113 45
  Inconel625 113 45
  C-276 140 60
  C-276合金中高含量的Ni和Mo使其对氯离子应力腐蚀断裂也有很强的抵抗能力,下表是四种金属在不同含氯离子溶液中的应力腐蚀断裂试验情况。
  氯离子应力腐蚀断裂试验情况
  试验溶液 弯曲U形试样试验时间(Hours)和试验结果
  典型316 AL-6XN Inconel 625 C-276
  42%MgCl2(沸腾) 失败(24小时) 兼有(1000小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时)
  33%LiCl(沸腾) 失败(100小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时)
  26%NaCl(沸腾) 失败(300小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时)
  二、物理性能
  密度:8.90g/cm3, 比热:425J/kg/k, 弹性模量:205Gpa(21℃)
  三、机械性能
  典型的C-276合金的拉力试验结果如下表所示,其材料是在1150℃退火,并以水急冷。
  力学性能试验值
  温 度 (℃) 屈服强度σ0.2 (Mpa) 抗拉强度σb (Mpa) 延伸率δ5 (%)
  -196 565 965 45
  -101 480 895 50
  21 415 790 50
  93 380 725 50
  204 345 710 50
  316 315 675 55
  427 290 655 60
  538 270 640 60
  对C-276合金进行冷变形加工会使其强度增加。在对其进行冲击试验时,V形槽冲击试样采用10mm厚的板材(板材要经过退火处理),如果试样是采用焊接的试样,则在同样的温度范围,它会显示出一定的柔韧性,这是因为焊缝的原因。板材冲击试验结果如下表所示。
  试验温度(℃) V形槽试样冲击功(J)
  -196 245
  21 325
  200 325
  C-276合金和普通奥氏体不锈钢有相似的成形性能。但由于其比普通奥氏体不锈钢的强度要大,所以,在冷成形加工过程中会有更大应力。此外,这种材料的加工硬化速度比普通不锈钢快得多,因此在有广泛冷成形加工过程中,要采取中途退火处理。
  四、焊接及热处理
  C-276合金的焊接性能和普通奥氏体不锈钢相似,在使用一种焊接方法对C-276焊接之前,必须要采取措施以使焊缝及热影响区的抗腐蚀性能下降最小,如钨极气体保护焊(GTAW)、金属极气体保护焊(GMAW)、埋弧焊或其他一些可以使焊缝及热影响区抗腐蚀性能下降最小的焊接方法。但对于诸如氧炔焊等有可能增加材料焊缝及热影响区含碳量或含硅量的焊接方法是不适合采用的。
  关于焊接接头形式的选择,可以参照ASME锅炉与压力容器规范对C-276焊接接头的成功经验。
  焊接坡口最好采用机械加工的方法,但是机械加工会带来加工硬化,所以对机械加工的坡口处进行焊接前打磨是必要的。
  焊接时要采用适宜的热输入速度,以防止热裂纹的产生。
  在绝大多数腐蚀环境下,C-276都能以焊接件的形式应用。但在十分苛刻的环境中,C-276材料及焊接件要进行固溶热处理以获得最好的抗腐蚀性能。
  C-276合金的焊接可以选择自身作焊接材料或填料金属。如要求在C-276的焊缝中添加某些成分,象其它镍基合金或不锈钢,并且这些焊缝将暴露在腐蚀环境中时,那么,焊接所用的焊条或焊丝则要求有和母材金属耐腐蚀相当的性能。
  哈氏C-276合金材料固溶热处理包括两个过程:(1)在1040℃~1150℃加热;(2)在两分钟之内快速冷却至黑色状态(400℃左右),这样处理后的材料有很好的耐蚀性能。因此仅对哈氏C-276合金进行消应力热处理是无效的。在热处理之前要清理合金表面的油污等可能在热处理过程中产生碳元素的一切污垢。
  C-276合金表面在焊接或热处理时会产生氧化物,使合金中的Cr含量降低,影响耐蚀性能,所以要对其进行表面清理。可以使用不锈钢丝刷或砂轮,接下来浸入适当比例硝酸和氢氟酸的混合液中酸洗,最后用清水冲洗干净。

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