哈氏合金|Hastelloy

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。

產品分類 / 用途

00Cr23Ni59Mo16Cu1.6(Hastelloy C-2000)


(00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金 于1995年問世,是Hastelloy C系列合金中最新的一種耐蝕合金。


  發展00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的目的是借提高鉻量(約23%)以耐氧化性酸(包括含氧和Fe3+等氧化性離子的鹽酸)稀硫酸等在內的還原性酸的腐蝕;借加人銅與合金中16%Mo相組合以強化合金的耐還原性酸的性能;加銅并且不含鎢以防止由于高鉻、高鉬量所造成的合金熱穩定性下降的危害。在鎳鉻鉬系合金中,此合金在既耐氧化性酸又耐還原性酸及其混酸中具有顯著的優越性。此合金實際上相當于在前述合金59(00Cr23Ni59Mo16)基礎上加入了少量銅。


一、化學成分和組織特點


(00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金的化學成分見表。


常用 鎳-鉻-鉬 耐蝕合金的化學成分.jpg


  00Cr23Ni59Mo16Cu1.6 合金固溶態同樣系具有面心立方晶體結構的奧氏體組織,而在中溫加熱(敏化、時效)態,會有碳化物和金屬間相析出。研究表明,由于銅的加入,銅會促進μ相的沉淀,因此中溫加熱態00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金中的μ相要較不含銅的合金59(00Cr23Ni59Mo16)稍多。


二、耐腐蝕性能


  1. 全面腐蝕


  圖3-5-56~圖3-5-61系00Cr23Ni59M016Cu1.6合金在硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸、氫溴酸、氫氟酸等酸中的等腐蝕圖??梢钥闯?,無論在氧化性酸還是在還原性酸中,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金均具有相當寬的耐蝕范圍。


圖 5-56.jpg




  國內在20世紀80年代的一個偶然機會研究了微量銅對Ni-18Cr-16Mo合金耐 HF酸腐蝕性能的影響,指出即使合金中僅含有微量銅(約0.20%Cu),其耐HF酸的性能便會急劇提高,從不耐蝕轉變為耐蝕(見圖3-5-62).進一步試驗證實,這是由于合金中銅在表面富集的結果。圖3-5-63和圖3-5-64 系含銅達1.6%的 Hastelloy C-2000在HF酸中的耐蝕性與 Monel 400、Hastelloy B3和Haynes 244等合金的比較,同樣可看出銅的有益作用,在所試驗的條件下,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6的耐氫氟酸性能既優于Monel 400,也優于Hastelloy B3和242合金。


圖 5-62.jpg


  表3-5-76系00Cr23Ni59Mo16Cu1.6 合金與C-276、C-22、686和合金59 等在一些酸介質中的耐蝕性比較。而圖3-5-65則系在代表還原性酸介質的93℃,60%H2SO4和代表氧化性酸介質的ASTM G28溶液中C-2000合金與現有C系列合金牌號應用范圍的對比。


圖 5-65.jpg


  2. 晶間腐蝕


  表3-5-77 系經 871℃不同時間敏化后,在標準ASTM G28A 和 ASTM G28B兩種介質條件下,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的腐蝕率與其他合金的比較;圖3-5-66則系此合金不同溫度經3min敏化后按標準 ASTM G28A 法檢驗00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的晶界穿透深度并與其他合金的比較??梢悦黠@看出,僅在ASTM G28A試驗條件下,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的耐晶間腐蝕性能才顯著優于C-276和C-22、686等合金。


表 5-77.jpg


 3. 應力腐蝕、點蝕和縫隙腐蝕


  (00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金的耐應力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕性能的試驗結果分別見表3-5-78和圖3-5-67、圖3-5-68及表3-5-79.從表3-5-78中的結果可知,在沸騰45%MgCl2溶液中,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金等三種鎳基Ni-Cr-Mo合金由于鎳高,耐應力腐蝕性能不僅遠優于不銹鋼,而且也優于鐵鎳基耐蝕合金。從圖3-5-67中可知,在Green Death溶液中,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的臨界點蝕溫度要低于Hastelloy C-22 合金,而稍高于C-276和C-4.從圖3-5-68和表3-5-79中可知,在6%FeCl3 溶液中00Cr23Ni59Mo16Cu1.6的臨界縫隙腐蝕溫度最高,即耐縫隙腐蝕性能最佳;而在10%FeCl3(ASTM G28)溶液中,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金與所試驗的其他合金耐點蝕性能并無顯著差別,耐縫隙腐蝕溫度則僅優于C-22合金。


表 5-78.jpg


三、力學性能


 (00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金的力學性能與 Hastelloy C系列中的其他合金并無顯著差別。表3-5-80系此合金的室溫力學性能,圖3-5-69則系它的高溫瞬時強度。






四、冷、熱加工性能


  00Cr23Ni59Mo16Cu1.6 合金冷、熱加工性,成型性等與前述Ni-Cr-Mo型合金,例如 Hastelloy C-276和合金59 沒有顯著差別。因此,00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的冷、熱加工和成型性都可參閱C-276和合金59的有關數據。


五、焊接性能


(00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金的焊接性與 Hastelloy C-276 合金的焊接性相似,建議采用手工電弧焊(SMAW)、鎢極氬弧焊(GTAW)和氣體保護焊(GMAW),但不推薦用氧乙炔焊和埋弧焊。多層焊接時,層間溫度應≤95℃.當用氣體保護焊,保護氣體中含氧量超過1%時,每道次焊后建議必須對焊縫表面進行適量打磨。






六、熱處理工藝


  (00Cr23Ni59Mo16Cu1.6)、Hastelloy C-2000 合金同樣是采用固溶處理,適宜加熱溫度約1150℃,保溫后水冷,對Ni-Cr-Mo型合金而言,焊后消除應力不能在敏化溫度圍內進行,為了消除殘余應力也必須進行固溶處理。


七、物理性能


  00Cr23Ni59Mo16Cu1.6合金的物理性能見表3-5-84。


表 5-84.jpg


八、應用


  此合金既耐氧化性酸又耐還原性酸而且耐應力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕等性能也相當優良,其綜合性能優于目前應用較廣泛的 Hastelloy C-276合金。此合金可用于耐硝酸,耐適宜溫度的H2SO4、HCl和含F-、Cl-的混酸中。此合金適于制造各種形式的耐蝕裝置和構件,包括塔、槽、反應器、換熱器、管線和管件以及鍛件、泵、閥等。此合金可生產各種冶金產品。




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