哈氏合金(Hastelloy alloy)Inconel600 Alloy(因康鎳600合金)

1、 哈氏合金(Hastelloyalloy)一、引言哈氏合金是鎳基合金的一種，目前主要分為B、C、G三個系列，它主要用于鐵基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不銹鋼、非金屬材料等無法使用的強腐蝕性介質場合，在國外已廣泛應用于石油、化工、環(huán)保等諸多領域。其牌號和典型使用場合如下表所示。哈氏合金牌號合金牌號N10001(B)N10276(C-276)N06007(G)N10665(B-2)N06022(C-22)N06985(G-3)N10675(B-3)N06455(C-4)N06030(G-30)N10629(B-4)N06059(C-59)主要合金兒素Ni-MoNi-Cr-MoNi-Cr-Fe-Mo

2、典型使用場合鹽酸等還原性介質氧化、還原性兼有的混合介質磷酸、硫酸、硫酸鹽等為改善哈氏合金的耐蝕性能和冷、熱加工性能，哈氏合金先后進行了三次重大改進，其發(fā)展過程如下：B系列:BfB-2(00Ni70Mo28)fB-3C系列:CfC-276(00Cr16Mo16W4)fC-4(00Cr16Mo16)fC-22(00Cr22Mo13W3)fC-2000(00Cr20Mo16)G系列:GfG-3(00Cr22Ni48Mo7Cu)fG-30(00Cr30Ni48Mo7Cu)目前使用最廣泛的是第二代材料N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)N06455(C-4)和N0

3、6985(G-3)。第三代材料N10675(B-3)、N10629(B-4)、N06059(C-59)處于推廣階段。由于冶金技術的進步，近年來出現(xiàn)了多個牌號的含6%Mo的所謂“超級不銹鋼”，替代了G系列合金，使得G系列合金的生產和使用迅速下降。二、典型哈氏合金化學成分材料的化學成分NiCrMoFeCSiCoMnPSWVCuNb+TaN10665(B-2)基1.026.0302.00.020.101.01.00.040.03N10276(C-276)基14.516.515.017.04.07.00.010.082.51.00.040.033.04.50.035N06007(G-3)基21.023

4、.56.08.018.0210.0151.05.01.00.040.031.51.52.50.50三、力學性能哈氏合金的力學性能非常突出，它具有高強度、高韌性的特點，所以在機加工方面有一定的難度，而且其應變硬化傾向極強，當變形率達到15%時，約為18-8不銹鋼的兩倍。哈氏合金還存在中溫敏化區(qū)，其敏化傾向隨變形率的增加而增大。當溫度較高時，哈氏合金易吸收有害元素使它的力學性能和耐腐蝕性能下降。材料的力學性能合金牌號板材標準厚度（mm）。b(Mpa)0.2(Mpa)55(%)硬度(HRB)N10665(B-2)ASTMB333-19984.7676035040%1004.7663.57603504

5、0%100N10276(C-276)ASTMB575-199963.569028340%100N06007(G-3)ASTMB582-19970.5163.562124140%100、常用哈氏合金:HastelloyB-2alloy(哈氏B-2合金)一、耐蝕性能哈氏B-2合金是一種有極低含碳量和含硅量的Ni-Mo合金它減少了在焊縫及熱影響區(qū)碳化物和其他相的析出，從而確保即使在焊接狀態(tài)下也有良好的耐蝕性能。眾所周知，哈氏B-2合金在各種還原性介質中具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，能耐常壓下任何溫度，任何濃度鹽酸的腐蝕。在不充氣的中等濃度的非氧化性硫酸、各種濃度磷酸、高溫醋酸、甲酸等有機酸、溴酸以及氯化氫氣

6、體中均有優(yōu)良的耐蝕性能，同時，它也耐鹵族催化劑的腐蝕。因此，哈氏B-2合金通常應用于多種苛刻的石油、化工過程，如鹽酸的蒸餾，濃縮；乙苯的烷基化和低壓羰基合成醋酸等生產工藝過程中。但在哈氏B-2合金多年的工業(yè)應用中發(fā)現(xiàn)（1）哈氏B-2合金存在對抗晶間腐蝕性能有相當大影響的兩個敏化區(qū)：12001300弋的高溫區(qū)和550900弋的中溫區(qū)（2）哈氏B-2合金的焊縫金屬及熱影響區(qū)由于枝晶偏析，金屬間相和碳化物沿晶界析出，使其對晶間腐蝕敏感性較大（3）哈氏B-2合金的中溫熱穩(wěn)定性較差。當哈氏B-2合金中的鐵元素含量降至2%以下時，該合金對p相（即Ni4Mo相，一種有序的金屬間化合物）的轉變敏感。當合金在6

7、50750弋溫度范圍內停留時間稍長，P相瞬間生成。P相的存在降低了哈氏B-2合金的韌性，使其對應力腐蝕變得敏感，甚至會造成哈氏B-2合金在原材料生產（如熱軋過程中）、設備制造過程中（如哈氏B-2合金設備焊后整體熱處理）及哈氏B-2合金設備在服役環(huán)境中開裂。現(xiàn)今，我國和世界各國指定的有關哈氏B-2合金抗晶間腐蝕性能的標準試驗方法均為常壓沸騰鹽酸法，評定方法為失重法。由于哈氏B-2合金是抗鹽酸腐蝕的合金，因此，常壓沸騰鹽酸法檢驗哈氏B-2合金的晶間腐蝕傾向相當不敏感。國內科研機構用高溫鹽酸法對哈氏B-2合金進行研究發(fā)現(xiàn)：哈氏B-2合金的耐蝕性能不僅取決于其化學成分，還取決于其熱加工的控制過程。當熱

8、加工工藝控制不當時，哈氏B-2合金不僅晶粒長大，而且晶間會析岀現(xiàn)高Mo的O相，此時，哈氏B-2合金的抗晶間腐蝕的性能明顯下降，在高溫鹽酸試驗中，粗晶粒板與正常板的晶界浸蝕深度相差約一倍左右。二、物理性能哈氏B-2合金的物理性能如下表所示.密度:92gcm3,熔點：13301380丈，磁導率：(X,RT)1.001物理性能溫度比熱熱傳導系數(shù)(C)(J/kg-k)(W/m-k)03732037711.110038912.220040613.430042314.640043116.050044417.360045618.7700電阻率(yQcm)彈性模量(Gpa)室溫至T的熱膨脹系數(shù)(10-6/K)

9、13721813721713821310.313820810.813920311.113919711.414119111.614618411.8176三、化學成分化學成分兒糸NiCrFeCMnSiCuMoCoPS最小余量0.41.626.0取大1.02.00.011.00.080.530.01.00.020.010哈氏B-2合金的一般機械性能如下列兩表所示室溫下的最小力學性能值(參考DIN/ASTM標準)產品形式尺寸(mm)0.2%屈服強度(Mpa)1.0%屈服強度(Mpa)抗拉強度(Mpa)延伸率A5%布氏硬度HB晶粒尺寸Cum)冷軋板帶5127熱軋板565340380755250214棒3

10、25370745管34036075540-ASTM標準350-760241同上值產品形式0.2%屈服強度(Mpa)C1.0%屈服強度(Mpa)C100200300400100200300400板管315285270255355325310295棒300275255240340315300285五、造與熱處理1：加熱對于哈氏B-2合金來說，在加熱前和加熱過程中表面保持清潔并遠離污染物是十分重要的.如果哈氏B-2合金在含有硫.磷.鉛或其他低熔點金屬污染物的環(huán)境下加熱，則會變脆，這些污染物的來源主要包括標記筆痕跡、溫度指示漆、油脂和液體、煙氣。此煙氣必須含硫低；例如：天然氣和液化石油氣含硫量不超過0

11、.1%，城市空氣含硫量不超過025g/m3燃料油的含硫不超過0.5%即為合格。對加熱爐的氣體環(huán)境要求是中性環(huán)境或輕還原性環(huán)境，并且不可以在氧化性和還原性之就波動爐;中的火址不可以直遞囲哈氏B2唱金?？蓵r要以最快的加熱速度把材料加熱到要求達到的溫度，即要求首先要把加熱爐的溫度上升到要求溫度，再把材料放入爐中加熱。2：熱加工哈氏B-2合金可以在9O01160C范圍內進行熱加工加工過后應該以水淬火。為了確保有最好的耐蝕性能，熱加工過后應該退火。3：冷加工冷加工的哈氏B-2合金必須經過固溶處理，由于其具有比奧氏體不銹鋼高得多的加工硬化率，所以成形設備要細心考慮。如果執(zhí)行了冷成形工藝，那么有必要進行級間

12、退火。冷加工變形量超過15%時，使用前要固溶處理。4：熱處理溶熱處理溫度要控制在10601080弋之間，之后進行水冷淬火或材料厚度在1.5mm以上時可以快速空冷以獲得最好的耐蝕性能.在任何加熱操作過程中”材料的表面清潔均要有預先的防范。哈氏合金材料或設備部件在進行熱處理時要注意以下一些問題：為了防止設備部件熱處理變形，應采用不銹鋼加強環(huán)；對裝爐溫度、加熱和冷卻時間應嚴格控制；裝爐前，對熱處理件進行預處理，防止產生熱裂紋；熱處理后，對熱處理件100%PT；在熱處理過程中如產生熱裂紋，經過打磨消除后需補焊者，要采用專門的補焊工藝。5：除垢哈氏B-2合金表面的氧化物和焊縫附近的污點都要以精細的砂輪等

13、打磨干凈。由于哈氏B-2合金對氧化性介質比較敏感，因此酸洗過程中會產生較多的含氮元素的氣體。6：機加工哈氏B-2合金要以退火狀態(tài)進行機加工，對它的加工硬化要有清醒的認識，例如:相對于標準奧氏體不銹鋼要采用較慢的表面切削速度，對于表面的硬化層要采用較大的進刀量，并使刀具處于連續(xù)的工作狀態(tài)。7：焊接哈氏B-2合金焊縫金屬及熱影響區(qū)由于易析岀B相而導致貧Mo，從而易于產生晶間腐蝕，因此，哈氏B-2合金的焊接工藝應謹慎制定，嚴格控制。一般焊接工藝如下：焊材選用ERNi-Mo7；焊接方法GTAW；控制層間溫度不大于120弋；焊絲直徑甲24、93.2；焊接電流9015OA。同時，施焊前，焊絲、被焊接件坡口

14、及相鄰部位應進行去污脫脂處理。哈氏B-2合金熱傳導系數(shù)比鋼小得多，如選用單V型坡口，則坡口角度要在70左右，采用較低的熱輸入量。通過焊后熱處理可以消除殘余應力并改善抗應力腐蝕斷裂性能。:HastelloyC-276合金（哈氏C-276合金）一、耐蝕性能哈氏C-276合金屬于鎳-鉬-鉻-鐵-鎢系鎳基合金。它是現(xiàn)代金屬材料中最耐蝕的一種。主要耐濕氯、各種氧化性氯化物、氯化鹽溶液、硫酸與氧化性鹽，在低溫與中溫鹽酸中均有很好的耐蝕性能。因此，近三十年以來、在苛刻的腐蝕環(huán)境中，如化工、石油化工、煙氣脫硫、紙漿和造紙、環(huán)保等工業(yè)領域有著相當廣泛的應用。哈氏C-276合金的各種腐蝕數(shù)據(jù)是有其典型性的，但是不

15、能用作規(guī)范.尤其是在不明環(huán)境中，必須要經過試驗才可以選材。哈氏C-276合金中沒有足夠的Cr來耐強氧化性環(huán)境的腐蝕，如熱的濃硝酸。這種合金的產生主要是針對化工過程環(huán)境，尤其是存在混酸的情況下，如煙氣脫硫系統(tǒng)的出料管等。下表是四種合金在不同環(huán)境下的腐蝕對比試驗情況。（所有焊接試樣采用自熔鎢極氬弧焊）(89C-220.36C-276625C-221.72C-27623.1625C-221.77C-27623.4625C-223.47C-276625C-222.85C-276625G28/PracticeA=沸騰Fe2(SO4)3+50%H2SO4/24小時G28/PracticeB=沸騰23%H2

16、SO4+1.2%HCl+1%FeCl3+1%CuCl2/24小時G28/PracticeC=沸騰65%HNO3/5-48小時暴露在空氣中G28/PracticeD=沸騰10%HNO3-3%HF/2-2小時暴露在空氣中哈氏C-22合金被廣泛地應用于煙氣脫硫系統(tǒng)、紙漿和造紙工業(yè)中的漂白系統(tǒng)、垃圾焚化爐、化工廠、制藥廠和放射性垃圾儲存等工業(yè)領域。哈氏C-22合金強度高，并且有良好的延展性、焊接性和成形性能，因此在ASME和ASTM標準中都有一致的詳細敘述。其材料產品形式有板材、帶材、管材、棒材和鍛件等。產品形式說明ASME和ASTM有關哈氏C-22合金材料的標準ASTMASME板材、帶材B575SB

17、575管材（有縫）B619SB619B626SB626管材（無縫）B622SB622化學成分化學兀素UNS標準范圍（重量百分比）C0.015maxS0.02maxSi0.08maxCr20.0-22.5Mo12.5-14.5V0.35maxCo2.50maxW2.503.50Fe2.00-6.00Ni余量三、物理性能具有典型化學成分的C-22合金退火狀態(tài)下的物理性能項目數(shù)值單位22C時的密度8.62g/cm3熔化溫度范圍1354-1388C53C時的熱傳導系數(shù)9.4W/m-K20-217C的熱膨脹系數(shù)12.44pm/m/C22C時的比熱422J/kg-C22C時的彈性模量207GPa、焊接性能

18、哈氏C-22合金的焊接性能非常好，它可以很容易地以鎢極氣體保護焊、金屬極氣體保護焊、埋弧焊等方法焊接，填料金屬要求有與之相匹配的化學成分。五、機械性能哈氏C-22合金具有良好的熱加工性能.其退火狀態(tài)室溫下的機械性能如下表所示，測試板材厚度范圍4.76mm到50.8mm.項目典型板材ASTMB575屈服強度(0.2%變形)345MPa310*MPa抗拉強度724MPa690*MPa延伸率(51mm)67%45%硬度87HRB100*HRB*最小*最大IIHuvs-8sNUO0I.wks-ssesiswiFfKlz小sssessEesffs小ssesslissiiisiK肘i&sEWRfis,z小

19、sseussssw二-mrFatt.SIK50SBSSS80S6.Zsl.u恤一nn.sssett&Fi8ss88010.2wssefrmsso-isaeffiEI.SWS。譽S8WB8010.2W38-MHSfrsststtisfit雷.ssgssss.0MsOS，占SKSnma.stfsssHsfrwnsslkssSSBSHmsKfrwsttRHBis0S6.ZelESlHSsood巴oo1Ho寸ooUEoowowSun130C110C試驗溶液：7Vol.%H2SO4+3Vol.%HCl+1%CuCl2+1%FeCl3-6H2O(a色死亡溶液),時效24小時后，以5丈遞增。應用：C-59合

20、金在化工、石油化工、能源和環(huán)保工程等。1、含氯有機過程設備，尤其是在有鹵族酸性催化劑存在的情況下；2、紙漿和造紙工業(yè)中的溶解和漂白系統(tǒng)設備；3、焚化爐和煙氣脫硫系統(tǒng)的預熱器、閥門、葉輪等元件；4、酸氣處理系統(tǒng)設備和元件；5、醋酸和醋酐反應器；6、硫酸冷凝器。、物理性能密度：86g/cm3熔點范圍：0-1360弋磁導率：20X,(RT)1.001高溫下的物理性能溫度C比熱J/kg-k熱傳導系數(shù)W/m-k電阻率pQcm彈性模量GPa室溫到T的熱膨脹系數(shù)10-6/k2041410.412621010042512.112720711.920043413.712920012.230044315.4131

21、19612.540045117.013319012.750045918.613418512.960046420.413317813.1五、力學性能下表是C-59合金固溶處理狀態(tài)的力學性能表。室溫下的最小力學性能*力學值依據(jù)德國國家標準VdTuV據(jù)505產品形式尺寸mm0.2%屈服強度(Mpa)1.0%屈服強度(Mpa)抗拉強度(Mpa)延伸率85(%)薄板和帶材*0.5-6.434038069040板*5.0-30棒431002903302002502902043630022026031631400190230427264501752154895(91)50650(620)615(585)42

22、89(85)580(550)3784(80)545(515)3277(74)525(495)對于板厚度在30-50mm之間的材料，其屈服強度值要減去20MPa只針對棒材最大許用應力材料溫度C鍛件、棒、板、帶MPaksi3825.09325.010017214924.720016120423.326022.030014731620.934320.437119.839919.4400134焊接管件的焊縫系數(shù)取0.85六、V形槽沖擊功室溫下的平均:X225J/cm2-196弋下：2200J/cm2晶體結構C-59合金的是面心立方晶體結構。八、制造和熱處理C-59合金可以很容易地用普通制作工藝來加工1

23、、加熱C-59合金在熱處理前和熱處理過程中不可以和任何污染物接觸。在含有S、P、Pb和其它低熔點金屬的環(huán)境中加熱，會使C-59合金的性能下降。污染物的來源主要有標記筆痕跡、溫度指示漆、粉筆、潤滑油脂、燃料等。加熱爐燃料的含硫量必須低，天然氣的含硫量必須低于0.1%（質量），燃料油的含硫量不可超過0.5%。爐氣環(huán)境應該是輕微的氧化性，不可以在氧化性和還原性之間波動。不可以讓火焰直接沖擊合金材料。2、熱加工C-59合金可以在95O-1180C之間進行熱加工。冷卻要用水急冷熱加工后退火可以確保材料有良好的耐蝕性能。3、冷加工退火的C-59合金才可以用來冷加工,C-59合金的加工硬化率是很高的”對成形

24、設備的要求要高一些。當冷變形加工執(zhí)行時，工序間退火是必要的4、熱處理|溶熱處理溫度應該在1100-1180C,最好在1120X處理。水冷是確保材料有最好耐蝕性能的基本要點。在任何熱操作過程中，材料表面必須清潔。5、除垢C-59合金焊縫附近的氧化物比其它不銹鋼要緊密的多，可以用細砂輪打磨干凈酸洗前，材料表面的氧化物、污點等可以用細砂輪或不銹鋼絲刷打磨干凈。6、機加工機加工C-59合金應該是固溶處理狀態(tài)。由于其加工硬化率較大,所以相對于低合金奧氏體不銹鋼來說，要采用較低的表面切削速度，且進刀量要大，以忽略硬度較高的表面。同時要讓刀具處于連續(xù)運轉的狀態(tài)。九、焊接焊接鎳基合金時，要遵守下列操作規(guī)程：1

25、、工作場地C-59合金的焊接場該是獨立的，最好和碳鋼加工場地分開，同時不可以有氣流擾動。2、著裝焊接著裝應該采用皮革手套和工作服。3、加工工具和機械工具要采用鎳基合金專用工具，制造和加工機械如：剪板機、卷板機、壓制機械等，其工作臺面要用毛氈、紙板、塑料等覆蓋，防止C-59合金表面在加工過程中被壓蝕4、清理基材金屬的焊縫區(qū)域清理和填料金屬的清理應該使用丙酮。5、坡口準備C-59合金的焊接坡口成形可以采用機械方法”如車削成形.磨削成形或刨制成形;等離子切割也是可以的，不過切割后的坡口要打磨干凈，并且不可以使坡口附近過熱。6、坡口角度一般焊接后應該立即用不銹鋼絲刷刷去氧化部分。鎳基合金和特種不銹鋼相

26、對于普通碳鋼的一般區(qū)別在于其有較低的熱傳導系數(shù)和有較高的熱膨脹率。其焊接焊腳要大(1-3mm)，坡口角度要在60-70左右，主要因為C-59合金的熔化金屬有較高的粘性，而且其焊后收縮傾向比較大。7、引弧縫區(qū)域引弧時只可以在即將焊接的焊縫區(qū)域內進行，不可以在已完成的焊接件上，以免造成耐蝕性能的下降。焊接工藝C-59合金可以用多種常規(guī)焊接工藝焊接，如：TIG/GTAW,MIG/MAG,手工金屬焊接、等離子弧焊等。不過焊接前的清理是必要的。9、焊接參數(shù)和有關影響因素焊接時要謹慎選擇熱輸入量，一般要采用較低的熱輸入量，層間溫度不要超過150乜同時采用較薄的焊道焊接工藝。下表是C-59合金的焊接參數(shù)。焊

27、接參數(shù)板焊接填料金屬焊接參數(shù)焊接氣流等離等厚mm方法尺寸mm速度m/cm根部焊層中間和上部速度cm/min量l/min子氣流量l/min離子焊嘴尺寸mmAVAV3.0手工GTAW2.09010110-1201110-158-1016.0手工GTAW2.0-2.4100-11010120-1301210-158-1018.0手工GTAW2.4110-12011130-1401210-158-10110.0手工GTAW2.4110-12011130-1401210-158-1013.0自動GTAW1.20.5手工控制150102515-2015.0自動GTAW1.20.5手工控制150102515

28、-2012.0熱焊絲GTAW1.00.3180108015-20110.0熱焊絲GTAW1.20.45手工控制250124015-2014.0等離子弧焊1.20.516525253013.013.26.0等離子弧焊1.20.5190-20025253013.513.28.0MIG/MAG21.08GTAW130-14023-2724-3018-20110.0MIG/MAG21.25GTAW130-15023-2720-2618-2016.0SMAW2.540702140-70218.0SMAW2.5-3.2540702170-1002216.0SMAW4.090-130221=純氬氣或氬氣+3

29、%氫氣2=建議使用氦氣保護焊接下表是焊接能量輸入情況單位長度焊接能量輸入（參考值）焊接工藝單位長度能量輸入值kJ/cmGTAW手工或自動Max8熱焊絲GTAWMax6等離子弧焊MaxlO焊接工藝單位長度能量輸入值kJ/cmMIG/MAG手工或自動MaxllSMAWMax7一般焊接后應該立即用不銹鋼絲刷刷去氧化部分。其它鎳基合金(。therNickle-basealloys)1:Inconel600Alloy(因康鎳600合金)一、引言Inconel600合金是一種Ni-Cr合金，可以使用在從低溫到1093弋的溫度范圍內。Inconel600合金沒有磁性，焊接性能良好。Inconel600合金可

30、以使用在廣泛的腐蝕環(huán)境下高的鎳含量讓600合金對還原性環(huán)境有一定的耐蝕性能，同時鉻的加入讓600合金對弱氧化性環(huán)境有一定的耐蝕性能。由于鎳含量相當高，所以600合金對氯離子應力腐蝕斷裂有優(yōu)異的耐蝕性能。600合金的成形性能類似于穩(wěn)定的奧氏體不銹鋼的性能。二、化學成分600合金的化學成分如下表所示化學成分三、產品形式和標準600合金的產品形式主要有板材、帶材。供貨狀態(tài)主要是退火狀態(tài)，薄板和帶材也可以以正火狀態(tài)供貨。下表是600合金的一些國際標準。產品形式標準ASTMASMEAMS板、帶材B168SB1685540管及管件B167SB1675580B516SB516B517SB517冷凝器用管B1

31、63SB163棒和鍛件B166SB1665665B564SB564絲B166SB1665687、耐蝕性能和應用600合金的高鎳含量讓它對中等強度的還原性環(huán)境有良好的耐蝕性能，同時對氯離子應力腐蝕斷裂有也良好的耐蝕性能，因此，600合金可以使用在MgCl2溶液中。相似地，鉻讓600合金在弱氧化性環(huán)境中有一定的耐蝕性能，從某種意義上講，600合金已經是商業(yè)純鎳的替代品。但在象熱的濃硝酸的強氧化性溶液中，600合金的耐蝕性能比較差。600合金在中性和堿性的鹽溶液中不會有腐蝕情況發(fā)生，可以使用在苛刻的腐蝕環(huán)境中。600合金對蒸汽和蒸汽、空氣、碳的氧化物的混合氣體有抵抗力，但在含有硫的高溫氣體環(huán)境中則會

32、腐蝕。600合金在高溫時對碳化有極佳的抵抗力，且對氧化有良好的抵抗，所以長期以來此合金被用于熱處理工業(yè)上。在中等高溫時對脫水Cl2和HCl氣體有良好的抵抗性。600總結起來600合金主要有如下幾點特性：到1093弋時仍然具有抗氧化性；2、耐碳化性；3、到大約538弋時對脫水Cl2仍然有抵抗性;4、對氯離子應力腐蝕斷裂有免疫力；對堿的腐蝕有良好的抵抗力。其應用場合如下所示：2、溫度達到538弋的氯化設備;3、紙漿廠的堿溶解池；4、堿液濃縮相關設備。五、物理性能密度:8.42g/cm3比熱：(0-100X)460J/kg-k磁導率：V1.02下表是600合金的線性熱膨脹系數(shù)數(shù)據(jù)線性熱膨脹系數(shù)熱傳導

33、系溫度C熱傳導系數(shù)W/m-k2114.89315.420417.131618.742720.653822.5六、力學性能退火狀態(tài)室溫下的力學性能如下表說示0.2%屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)延伸率85(%)25564045下表是600合金短時間高溫拉力性能數(shù)據(jù)，低溫時的性能被加入以作對比。測試溫度C0.2%屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)延伸率85(%)-7929273464316213624464272036104953819757947649183448397601171904687162103809822853118沖擊性能600合金即使在零度以下也有良好的韌性。下表是600

34、合金板材V形槽沖擊性能數(shù)據(jù)。測試溫度C沖擊強度J退火熱軋冷軋-7324424421244244156538217217七、加工和熱處理1、冷成形600合金的冷成形性能非常好。高鎳含量可以阻止冷加工時奧氏體向馬氏體的轉變，301和304不銹鋼在冷加工時會產生此類轉變。600合金的加工硬化傾向比301和304不銹鋼低，可以使用多種加工方式對600合金進行大規(guī)模的變形操作。600合金的高溫退火會讓其晶粒長大。大范圍的成形操作會使合金表面產生波紋狀的“橘皮”現(xiàn)象，主要因為其晶粒較大的緣故，但這種現(xiàn)象對材料的性能并沒有壞處。2、熱處理600合金不會由于熱處理產生硬化，只會產生冷加工強化。冷加工后退火可以

35、軟化材料。軟化溫度可以在87代到1149C之間進行。在982弋或更高的溫度情況下，晶粒長大非常迅速，但在1038弋作短時間的停留可以軟化材料，又不會產生不適當?shù)木ЯｉL大。熱處理后的冷卻可以慢速冷卻，也可以快速淬火冷卻，都會得到相當?shù)挠捕?。焊?00合金可以采用標準的電阻焊和熔化焊?，F(xiàn)在有大量的焊條和焊絲可以用來焊接600合金。600合金的焊縫附近會產生緊密的氧化物，只可以打磨去除。另外焊接時最好采用惰性氣體保護焊。wiiM3SS&SSSi.sielttHiRissffiB.ssstfesss1IBssss.s542es5iEftl8ooQesfCJVOOg“Hoog“oog理於BMonvOOQ

36、OAOKKHII：z 800系列合金的應用標準。800系列合金基本一樣，除了在800H中碳含稍高(0.05-0.10%),800AT中加入了1.00%的Al+Tio800合金一般可以使用到593乜800H和800AT一般應用在對蠕變和應力腐蝕斷裂要求很高的593丈以上的溫度。二、化學成分800系列合金的典型化學成分如下表說示。化學成分兒素800C0.02Mn1.00P0.020S0.010Si0.35Cr21.0Ni32.0Ti0.40Al0.40Ti+AlCu0.30800H800AT0.080.081.001.000.0200.0200.0100.0100.350.3521.021.032

37、.032.00.400.401.000.300.30三、材料標準下表是800系列合金的國際標準產品形式ASTM板、帶B409焊管B514*無縫管B163B407棒B408鍛件B564標準ASMEAMSSB4095871SB163SB407SB408SB564*只適用于800合金800系列合金的鎳含量要比304不銹鋼家族高的多，在很多介質情況下，800系列合金和304不銹鋼都很相似，例如在很多工業(yè)氣體和化工介質如硝酸和有機酸中，它們有相當?shù)男阅?。不論?00系列合金還是304不銹鋼都不可以使用在硫酸環(huán)境下，除非是低溫、低濃度的情況。象奧氏體不銹鋼一樣，800系列合金如果在538-760弋范圍內加

38、熱時間過長，則在合金的晶界會析出鉻的碳化物，讓合金出現(xiàn)敏化現(xiàn)象，使合金在象酸洗的環(huán)境和65%硝酸環(huán)境中產生晶間腐蝕。800系列合金雖然對氯離子應力腐蝕開裂沒有免疫力，但是對其耐蝕性能還是很好的。在石油、化工、食品、紙漿和造紙等工業(yè)領域有良好的耐蝕性能。顯然800系列合金可以在使普通奧氏體不銹鋼應力腐蝕斷裂的中等腐蝕環(huán)境下使用。然而，800系列合金對MgCl2溶液的應力腐蝕斷裂沒有免疫力。800合金最典型的應用是高溫下的應用，如焚燒爐元件、石化重整裝置、加氫裂化管件、常規(guī)電廠和核電站的過熱蒸汽處理設備。高含量的鉻和鎳使800系列合金對氧化和碳化有良好的抵抗力。800系列歸納起來有如下特性：1、按

39、ASME標準在899弋下應用有很高的設計強度；2、管子可應用在982弋以下的溫度；3、在1038弋溫度下仍有抗氧化性;耐氯離子腐蝕。五、力學性能800系列合金的典型室溫力學性能如下表所示.其中800合金在982X退火,800H和800AT合金在11495火，退火溫度不同主要因為材料的強度不同的緣故。800合金的力學性能測試溫度(C)0.2%屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)延伸率65(%)2129560044932745634326023452539427230514405382194963964920037256760156221858169817191800H和800AT的力學性能測試溫

40、度(C)0.2%屈服強度(MPa)2120093166316131427125538114649102760998718098261抗拉強度(MPa)延伸率65(%)5315249053459534545343851384502237812812070120六、加工和熱處理1、冷成形800系列合金表現(xiàn)出優(yōu)良的成形性能，高鎳含量阻止奧氏體向馬氏體的轉變，在301和304不銹鋼冷加工時就可能產生這種轉變，大范圍的成形操作會使合金表面產生波紋狀的“橘皮”現(xiàn)象，主要因為其晶粒較大的緣故，但這種現(xiàn)象對材料的性能并沒有壞處。2、熱處理800合金的退火處理一般在982-1038弋之間，目的主要是細化晶粒。8

41、00H和800AT的熱處理溫度一般在1121-117TC之間進行J除軟化材料目的之外，還有就是使材料的晶粒長大，改善抗蠕變和應力斷裂性能。3、焊接800系列合金可以使用GTAW或MIG等焊接方法焊接?，F(xiàn)在有大量的焊條和焊絲可以用來焊接800合金。800合金的焊縫附近會產生緊密的氧化物，只可以打磨去除。另外焊接時最好采用惰性氣體保護焊。31 (monel400)一、引言蒙乃爾400是一種單相固溶體Ni-Cu合金，它在很多介質環(huán)境下有良好的耐蝕性能。從輕微的氧化性介質環(huán)境到中性環(huán)境，到適宜的還原性環(huán)境，都有良好的耐蝕性能。這種合金作為耐蝕材料使用有很長的歷史。在20世紀早期，人們就試圖以高含量銅的

42、鎳礦石來冶煉合金，如今的蒙乃爾400中鎳銅含量的比例還和當初的礦石相似。和商業(yè)純鎳一樣，蒙乃爾400在退火狀態(tài)下的強度很低，因為這個原因，此材料常常要求回火處理，以提高其強度。其特性可以歸納為如下幾點：在海洋和化工環(huán)境下有良好的耐蝕性能；2、對氯離子應力腐蝕開裂很不敏感；3、從零度以下到550X都有良好的機械性能;4、被ASME認可可以用作在-10425弋下的壓力容器;良好的加工和焊接性能。二、化學成分兒素NiFeCMnSiCuAlS最小63.01.028.0取大2.50.151.250.534.00.50.02三、材料標準產品形式ASTM板材和帶材B127無縫管B163B165棒材和鍛件B1

43、64B564絲標準ASMEAMSSB1274544SB1634574SB165SB1644675SB56447304731ASTM:美國材料試驗協(xié)會標準；ASME:美國機械工程師協(xié)會標準；AMS:美國軍標、物理性能密度：8.8g/cm3熔點范圍：13001350X溫度C比熱(J/kg-k)熱傳導系數(shù)(W/m-k)-13022-7524204302610044529.52004653330047836.5400490405004460048.5700528005690058電阻率彈性模量熱膨脹系數(shù)(pQcm)(Gpa)(20CT)10-6k11.512.151.31825418013.955.5

44、17715.557.517015.858.516516.06015016.361.816.663.517.065.517.467.517.5五、性能和應用蒙乃爾400對中性環(huán)境和堿、鹽環(huán)境有優(yōu)異的耐蝕性能，現(xiàn)在已成為鹽廠的標準應用材料。這種合金材料是少有的幾種可以耐氟、氫氟酸、氟化氫或它們的衍生物的金屬。它在燒堿中也很耐蝕，在海水環(huán)境中有和銅基合金相似的耐空泡腐蝕性能，在硫酸、鹽酸等環(huán)境中，尤其是沒有空氣中的情況下，效果更好。但是，由于材料中不含Cr，在氧化性環(huán)境中腐蝕率會大大增加。雖然蒙乃爾400對氯離子應力腐蝕開裂具有很好的抵抗力，但是在有汞或潮濕暴露的氟化氫氣體的環(huán)境中會產生應力腐蝕開裂

45、。此時要注意對材料進行消應力熱處理。其典型的工程應用如下：1、電站的給水和蒸汽發(fā)生器管道系統(tǒng)；2、鹽廠的加熱器和蒸發(fā)器主題部分；3、硫酸和氫氟酸的烷化裝置；4、工業(yè)換熱器；5、原油蒸餾裝置中的復合板；6、近海裝置的防浪罩；7、海水系統(tǒng)中推進器和泵的軸；8、核燃料生產中的鈾和同位素分離系統(tǒng)；9、烴氯化生產中的泵和閥；10、MEA再沸器管道。六、力學性能僅為英國國家標準規(guī)定室溫下的最小力學性能狀態(tài)標準抗拉強度(MPa)0.2%屈服強度(Mpa)1.0%屈服強度(MPa)延伸率65(%)布氏硬度(HB)退火DIN45018021035150ASTM、ASMEBS480195220*35消應力DIN5

46、5030025170VdTuV-Wbl58040018ASTM、ASMEBS55060027541520硬化DIN7006503210ASTM、ASME6907606202*德國國家標準VdTOV-Wbl中的最小力學性能退火狀況最小0.2%屈服強度抗拉強度溫度。C100200300400425100200300400425MPa150135130130130420390380370360ISO標準V形槽沖擊強度：(平均值)退火狀態(tài)2150J/cm2應力消除狀態(tài)X100J/cm2400刃戶sassffsiss-ISSRSSMiM3KssS3-n3SB9SS4Ssss尸1Hs400smXOOIBO

47、nsaffiinBmSs53ispSBSm102521200rtN畫當。、S3BHBon*sss1upiis4i:ar100mmm參60字。莒谿3畫SIsssSHSH、BisHSBsstHwsaMBSP31HsssssWXMawx3BHiB389s4Hsian3Bi3sKBS、9sSmlBmions123h3a賈5,s81silsiasssss、missffiFiHsp、amHMissi、1:asssasffls.I、dsss、sss、iHdaBs3asIdafflfflHi-asrsfSHS517,sv.alhrl73I4&MIPffJ*S93fl?-工-HI-n(60,70。)860%口蓉

48、醫(yī)aBafl書GTAWaIEIs當ERNicu7iSSSB、is36rfa-*XT9V25?33rrTCitoce*1500弋時.界面上的16MnR就會出現(xiàn)一個熔化區(qū)。而Fe和Ta在1460弋時將發(fā)生共晶反應，產生Fe2Ta脆性金屬間化合物，在焊接應力作用下，很容易產生裂紋并且在界面上鉭的一側會向鉭焊縫熔池方向擴展，嚴時會產生貫穿性的裂紋，這時基層被熔化的鐵將穿過貫穿性裂紋向鉭焊縫熔池中擴散，并與鉭發(fā)生反應生成Fe2Ta脆性化合物,使焊縫開焊槍1TdFl6迪合扳埠揺示意國為了防止產生這種現(xiàn)象的首要因素就是適當增加復層厚度或采取其他措施降低界面溫度，例如在界面預先復合異常外一層其它導熱迅速的金屬

49、，以便把焊接時產生的熱量向四周遷移。關于復層厚度和復合板可焊性的關系，經過大量試驗，可以建立一個界面溫度Ts與復層厚度h之間關系的模型。如圖2。2界面逞度與豈層厚度的其系當hM20mm時”界面鋼發(fā)生熔化鐵擴散到焊縫中”焊縫出現(xiàn)裂紋。當h2.0mm時，可以實現(xiàn)鉭鋼復合板的焊接，且復層厚度越大，可焊性越好。一般情況下，復層厚度選用2.54.0mm為宜。而用作襯里時，則用0.30.5mm即可。鋯(zirconium一、引言鋯是一種活性金屬，很容易產生氧化反應。如在室溫下就能和空氣里的氧起反應，形成一層氧化物保護膜。這層保護膜給了鋯和鋯合金最好的防腐能力。此氧化膜可以通過熱處理工藝來進一步加強，表面顯

50、微硬度大致可以達到維卡硬度計480（洛氏硬度C標度47）。處理適當?shù)募訌娧趸と缤瑑?yōu)良的軸承面，可以抵御各種不同介質的腐蝕，給高速系統(tǒng)設備帶來相當強的耐磨能力，同時也給某些高腐蝕環(huán)境帶來強大的抗腐蝕能力。鋯對還原性環(huán)境的耐蝕性非常好，對大多數(shù)酸的抗蝕能力優(yōu)良，其中對小于10%的沸騰硫酸有良好的耐蝕性能對1040%的硫酸可適用至100弋，對5060%的硫酸可適用至60X,對7080%的硫酸可適用至35丈，只在氫氟酸、濃硫酸.王水等介質中腐蝕嚴重。對氧化性環(huán)境如硝敢鉻酸也有良好的耐蝕性但如含有氯化物（如FeCl3,CuCl2）,則腐蝕激增。在含有Fe3+和CU2+的環(huán)境還會產生孔蝕。對堿液、熔堿、

51、鹽液的耐蝕性能優(yōu)良，但不耐濕氯。在化學工業(yè)中主要應用于鹽酸、熔堿、醋酸等行業(yè)。下表是鋯材在醋酸等化工過程中腐蝕數(shù)據(jù)腐蝕性能表介質濃度,%溫度，C時間，h腐蝕速率,mm/a醋酸51001440251001440501001440.000775100144099.5（無水）沸騰1440醋酐65.43%+醋酸34.3%+苯0.27%沸騰1440.0015氯醋酸1001001440二氯醋酸1001001440.214三氯醋酸10010014411.6鋯合金即使在低溫下也有良好的延展性，以及與其它工程合金相仿的強度。氧元素除了是氧化膜不可缺少的組成成分外，還是鋯合金填補結構空隙，增加其強度的合金元素。鋯

52、合金在低溫下沒有從可塑到脆化的傾向。二、化學成分鋯合金的鋯、鉿總含量達95.5%到99.2%。其中鉿的含量最高可以達到4.5%。非核用鋯合金分為兩個級別：Zr702和Zr705，這兩種級別的材料都具有優(yōu)良的防腐蝕性能，只在物理性能和機械性能方面稍有不同。Zr702是商用材料,Zr705則是鋯和鈮的合金，以增強其強度和改善其模鍛的性能。表1列出了鋯合金的化學成分。其中鉿含量的變化對材料物理性能、機械性能和防腐性能沒有大的影響。表1化學成分級別Zr702Zr705兒素重量重量鋯+鉿最低99.295.5鉿最高4.54.5鐵+鉻最高0.200.20錫最高-氫最高0.0050.005氮最咼0.0250.

53、025碳最高0.050.05鈮-2.03.0氧最高0.160.18三、熱力學性質鋯及鋯合金的熱力學性質如下表所示。項目Zr702Zr705熔點1852C1840C比熱KJ/Kg-K(0-100C)0.28470.2805蒸汽壓mmHg2000C0.013600C900-導熱系數(shù)W/m-K(300-800K)2217.1熱膨脹系數(shù)10-dc38C5.83.6149C6.34.9260C7.05.6371C7.45.9熔化潛熱Cal/gm60.4蒸發(fā)潛熱Cal/gm1550-、機械性能表1列出了鋯及鋯合金的物理性能。從表中可以看出：鋯及鋯合金的彈性模量隨著溫度升高而迅速減小。鋯及鋯合金的比重要比以

54、鎳鐵為主的不銹鋼合金低20%多。圖1、圖2和表2顯示了典型的鋯及鋯合金在退火后的機械性能數(shù)據(jù)。這些圖表的永久變形測定法測定的。和大部分有色金屬一樣，鋯及鋯合金逐漸地從彈性過度到塑性。其某些物理和力學性能受到有向性的影響。這些性能包括熱膨脹、屈服強度、極限抗拉強度、延伸率、缺口韌性和彎曲塑性都隨方向不同而有不同程度的變化。據(jù)顯示了不同溫度下縱向和橫向性能的平均。屈服強度和延伸率數(shù)據(jù)是用0.2%兩個級別的鋯及鋯合金的延伸率都隨溫度的增高而有明顯的增加。這個延展性的增加和攝氏204度時的低屈服強度，為某些成形制造減少了工藝上的困難。表1物理性質項目Zr702Zr705室溫99.294.738C98.

55、693.893C93.190.5彈性模量，Gpa149C86.987.3204C80.784.2260C75.281.0316C69.977.8371C64.174.7切變彈性模量,Gpa36.234.5泊松比（室溫）0.350.33比重g/cm3(20C)6.516.64表2機械性質（冷加工，經退火）項目Zr702Zr705極限抗拉強度（Mpa）屈服強度（Mpa）延伸率0.2%永久變形法（）極限抗拉強度（Mpa）屈服強度（Mpa）延伸率0.2%永久變形法（）ASTM最低值3792071655237916室溫468.1321.128.9615.0506.118.893C364.0267.531

56、.5-149C303.7195.842.5388.9272.331.7204C229.6139.349.0-260C200.6128.949.0326.1195.828.9316C197.997.240.1371C156.582.044.1五、熱處理1、退火冷加工的純鋯，其消應力退火溫度約為300乜為降低其腐蝕和吸氫速率及穩(wěn)定組織，一般都在冷加工后進行消應力退火。消應力退火后，鋯合金強度變化不大，而塑性明顯提高。2、淬火鋯在迅速冷卻時，可能發(fā)生切變型馬氏體的轉變，一般來說，鋯及其合金在B區(qū)淬火可得到一定程度的硬化。如含有002%C,0.03%O,0.135%Al及微量其他雜質的晶條鋯在1000

57、弋淬火，抗拉強度從269Mpa上升到310Mpa,400弋回火后強度還會增加。3、淬火時效在研究和使用過程中發(fā)現(xiàn)Zr705是典型的通過淬火時效而強化的合金。大量的試驗結果也表明：熱處理規(guī)范強烈地影響著Zr705合金的力學性能.腐蝕性能等，而且也只有通過熱處理和冷加工才能得到滿意的高強度和高的耐蝕性能。Zr705的溶處理溫度通常是880X,保溫0.5小時，然后淬火，淬火后的維氏硬度值為2455kg/mm2.時效溫度通常是500弋，合金的硬度在最初的3-6小時內增加，然后保持在最大2657kg/mm2（維氏硬度），如在較低的300X和400弋時效，則將緩慢地達到硬度峰鋯及鋯合金的成品硬化迅速。在5

58、65弋下作半小時至一小時的應力消除熱處理就可以把殘留應力消除?？誎a”空出圖1Zr702EJong=足伸率UTS=極爪抗社注皮YS二屈碾強應 圖2Zr705區(qū)授，（F）7;應”車超五、美國機械工程師協(xié)會允許應力兩種級別的鋯合金都經批準用于制造按ASME的鍋爐與高壓容器標準設計的壓力容器。Zr705材料則需要在焊接后14天內作應力消除熱處理。表3列出了根據(jù)ASME鍋爐與高壓容器標準第二部分，D段，用2001版對安全系數(shù)的重新規(guī)定對1997年修訂版所要求的允許應力值進行了修改。六、疲勞極限鋯合金的疲勞極限（即低于此應力值無破損）和大部分鐵合金相似。但在常溫下，鋯合金在軋制方向的橫向上，具有稍高的極

59、限抗拉強度。這個橫向上稍高強度的性能和大部分鐵合金不同。這是由于密排六方晶體結構的a相鋯和體心立方晶體結構的a相鐵在定位方向上性能不同而造成的。這個橫向強度的增加在應力高于疲勞極限時更明顯。圖3顯示了有缺口和無缺口圓鋯試樣的S-N強度曲線。理論上的彈性應力集中系數(shù)Kt是3.5.強度降低系數(shù)Kf，其定義為無缺口疲勞強度與有缺口疲勞強度之比”在室溫下其數(shù)值為2.6，在400丈時為16。表4列出了非合金典化法制鋯和鋯合金的疲勞極限數(shù)據(jù)。表3ASME允許應力值（Ksi）形式級別平輥SB551管材Zr702SB523Zr705管材Zr702SB523Zr705鍛件Zr702SB493Zr705棒材Zr7

60、02SB550Zr705Zr702Zr705狀態(tài)無縫無縫焊接*焊接*100F15.822.915.822.913.419.415.822.915.822.9200F13.719.012.016.611.716.113.719.012.016.6300F11.116.211.116.29.513.711.116.211.116.2400F9.114.39.114.37.812.19.114.39.114.3500F7.712.97.712.96.511.07.712.97.712.9600F6.611.96.611.95.69.76.611.96.611.9700F5.811.35.811.34