純鎳對可改善其耐蝕性的元素,例如鉻、鉬、銅、鎢等具有較高的溶解度, 可容納更多數量的有效元素(單獨加入或復合加入),因此可形成多種二元和多元合金,合金元素的作用不盡相同,這里僅定性地描述合金元素的作用,其對性能的定量影響,將在后續章節中予以詳細介紹。


 1. 鉻

 

  鉻是使鎳成為不銹并在氧化性介質中具有良好耐蝕性的唯一可工業應用的合金元素。鉻可強烈地改善鎳在強氧化性介質(例如HNO3> H2CrO4和 熱濃H3PO4、濕法磷酸等)中的耐蝕性,共耐蝕性隨鉻含量的提高而增加;鉻賦予鎳以高溫抗氧化性能;鉻提高鎳在高溫含硫氣體中的耐蝕性。此外,在Ni-Mo 二元合金中,鉻可抑制有害的Ni<Mo相的析出。在鎳基合金和鐵鎳基耐蝕合金中,盡管有的合金中的鉻含量(質量分數)已高達50%,但在通常合金中的鉻含量為15%~35%。



 2. 鉬


  鉬主要改善鎳在還原性酸性介質中的耐蝕性,在鹽酸、濕法磷酸、 氫氟酸,濃度≤60% 硫酸中,鉬是使鎳基合金具有良好的耐蝕性不可缺少的重要合金元素。在點蝕和縫隙腐蝕環境中,鉬強烈提高鎳基合金的耐點蝕和耐縫隙腐蝕性能。工業二元Ni-Mo 耐蝕合金中的鉬含量(質量分數)高達28%;在 Ni- Cr-Mo系耐蝕合金中,鉬含量已達24%。此外,鉬是一個固溶強化元素,對提高合金的強度和高溫使用的超級合金也是一重要的合金化元素。



 3. 鎢


  鎢的行為類似于鉬,主要改善鎳基耐蝕合金耐點蝕和耐縫隙腐蝕等局部腐蝕性。然而因為鎢的相對原子質量較高,為達到相同的耐蝕性,鎢的加入量應為鉬的兩倍,顯著地增加了合金的成本,致使降低了鎢的可利用性。然而在含鉬為13%~16% (質量分數)的Ni-Cr-Mo合金中,加入3% ~4%(質量分 數)的鎢,使合金具有優異的耐局部腐蝕性能。



 4. 銅


  銅有顯著改善鎳在非氧化性酸中的耐蝕性,特別是銅含量為30%~40%的蒙乃爾合金,在不通氣的硫酸中具有適用的耐蝕性,在不通氣的全濃度的HF酸中,具有優異的耐蝕性。在Ni-Cr-Mo-Fe系的鐵鎳基耐蝕合金中,加入 2%~3% (質量分數)的銅,使之在HCl、H2SO4和H2PO4中的耐蝕性得以明 顯改善。銅亦改善Ni-Cr-Mo合金在HF酸中的耐蝕性。



 5. 鐵


  在鎳基合金中,加入鐵的主要目的是減少成本。然而,鐵改善了鎳基耐蝕合金在濃度大于50%的H2SO4中的耐蝕性;在Ni-Mo合金中,鐵抑制有害相Ni4Mo的析出,減少了在Ni-Mo合金加工制作中的裂紋敏感性。此外,鐵可增加碳在鎳中的溶解度,因此可改善合金對晶間腐蝕的敏感性和提高其抗滲碳性能。


 6. 硅


  在變形鎳基耐蝕合金中,因硅具有穩定碳化物和促進有害金屬間相形成的功能,必須嚴格控制,例如Ni-Cr-Mo-W合金(Hastelloy C-276),硅含量(質量分數)必須控制在0.08%以下,作為合金元素,其主要功能是提高合金在熱濃硫酸中的耐蝕性,硅含量可高達9%~11%,以鑄件形式應用于不同工業部門。



 7. 鈮、鉭


  為減少鎳基和鐵鎳基耐蝕合金的晶間腐蝕敏感性,加入鈮和鉭以防止有害的碳化物析出,在AOD引入鎳基合金生產后,可將碳含量降到更低水平,似乎已沒有必要再加入鈮和鉭,它們的另一重要作用是減少在焊接時的熱裂紋傾向。


 8. 鈦


  鈦是強烈碳化物形成元素,在鎳基和鐵鎳基耐蝕合金中碳的溶解度較在鐵基合金中低,即使在較低碳含量的情況下,也難于避免有害碳化物的析出,加入鈦可竊取合金中的碳,減少或抑制有害的M23C6和M6C的析出,減少合金的晶間腐蝕敏感性。鈦也可作為時效強化元素,通過時效處理提高合金的強度。


 9. 鋁


  在耐蝕合金中,鋁作為脫氧劑殘留于合金中或為了使耐蝕合金具有時效強化反應達到提高強度的目的而有意加入。鋁的另一作用是在高溫可形成致密黏附性好的氧化膜,提高了合金耐氧化、耐滲碳和抗氯化的性能。


 10. 氮


  在鐵鎳基耐蝕合金中,氮可明顯改善合金的耐點蝕和耐縫隙腐蝕性能,甚至可達到相當于高鎳耐蝕合金的水平。