特種材料之哈氏合金說明

1、117/117HYPERLINK / 哈氏合金(Hastelloy alloy)一、引言哈氏合金是鎳基合金的一種，目前要緊分為B、C、G三個系列，它要緊用于鐵基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(zhì)場合，在國外已廣泛應(yīng)用于石油、化工、環(huán)保等諸多領(lǐng)域。其牌號和典型使用場合如下表所示。哈氏合金牌號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，其進展過程如下：B系列 ：B B-2(00Ni70Mo28) B-3C系列 ：C C-276(00Cr16Mo16W4) C-4(00Cr16Mo16) C-22 (00Cr22Mo13W3) C-2

2、000(00Cr20Mo16)G系列 ：G G-3（00Cr22Ni48Mo7Cu） G-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N06985(G-3)。第三代材料N10675(B-3)、N10629(B-4)、N06059(C-59)處于推廣時期。由于冶金技術(shù)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(chǎn)和使用迅速下降。二、典型哈氏合金化學(xué)成分材料的化學(xué)成分NiCrMoFeCSiCoMnPSWVCuNb+TaN1

3、0665 (B-2)基1.026.0302.00.020.101.01.00.040.03N10276 (C-276)基14.516.515.0 17.04.07.00.010.082.51.00.040.033.0 4.50.035N06007 (G-3)基21.023.56.0 8.018.0210.0151.05.01.00.040.031.51.52.50.50三、力學(xué)性能 哈氏合金的力學(xué)性能特不突出，它具有高強度、高韌性的特點，因此在機加工方面有一定的難度，而且其應(yīng)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

4、。當溫度較高時，哈氏合金易汲取有害元素使它的力學(xué)性能和耐腐蝕性能下降。材料的力學(xué)性能四、常用哈氏合金1：Hastelloy B-2 alloy(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阻礙區(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(zhì)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(yīng)用于

5、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(chǎn)工藝過程中。但在哈氏B-2合金多年的工業(yè)應(yīng)用中發(fā)覺：（1）哈氏B-2合金存在對抗晶間腐蝕性能有相當大阻礙的兩個敏化區(qū)：12001300的高溫區(qū)和550900的中溫區(qū)；（2）哈氏B-2合金的焊縫金屬及熱阻礙區(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?zé)岱€(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，該合金對相（即Ni4Mo相，一種有序的金屬間化合物）的轉(zhuǎn)變敏感。當合金在650750溫度范圍內(nèi)停留時刻稍長，相瞬間生成。二、物理性能哈氏B-2合金的物理性能如

6、下表所示。密度：9.2g/cm3, 熔點：13301380，磁導(dǎo)率：(，RT)物理性能溫度 （）比熱 （J/kg-k）熱傳導(dǎo)系數(shù) （W/m-k）電阻率 （cm）彈性模量 （Gpa）室溫至T的熱膨脹系數(shù)（10-6/K）03731372182037711.113721710038912.213821310.320040613.413820810.830042314.613920311.140043116.013919711.450044417.314119111.660045618.714618411.8700176三、化學(xué)成分化學(xué)成分元素NiCrFeCMnSiCuMoCoPS最小余量0.41.6

7、26.0最大1.02.00.011.00.080.530.01.00.020.010 四、機械性能哈氏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(xué)性能值（參考DIN/ASTM標準）產(chǎn)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（m）冷軋板帶534038075540250127熱軋板565214棒325370745-管340360755-ASTM 標準350-760241同上高溫下的最小力學(xué)性能值產(chǎn)品形式0.2%屈服強度（Mpa）1.0%屈服強度（Mpa）10020030040010020030040

8、0板315285270255355325310295管棒300275255240340315300285五、造與熱處理1：加熱關(guān)于哈氏B-2合金來講，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。假如哈氏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，這些污染物的來源要緊包括標記筆痕跡、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0.1%，都市空氣含硫量不超過0.25g/m3,燃料油的含硫量不超過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，同時不能夠在氧化性和還原性之間波動。爐中的火焰不能夠直接沖

9、擊哈氏B-2合金。同時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合金能夠在90011603：冷加工冷加工的哈氏B-2合金必須通過固溶處理，由于其具有比奧氏體不銹鋼高得多的加工硬化率，因此成形設(shè)備要細心考慮。假如執(zhí)行了冷成形工藝，那么有必要進行級間退火。冷加工變形量超過15%時，使用前要固溶處理。4：熱處理固溶熱處理溫度要操縱在10601080之間，之后進行水冷淬火或材料厚度在1.5mm5：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打磨潔凈。由于哈氏B-2合金對氧化性介質(zhì)比較敏感，因此酸

10、洗過程中會產(chǎn)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：相關(guān)于標準奧氏體不銹鋼要采納較慢的表面切削速度，關(guān)于表面的硬化層要采納較大的進刀量，并使刀具處于連續(xù)的工作狀態(tài)。7：焊接哈氏B-2合金焊縫金屬及熱阻礙區(qū)由于易析出相而導(dǎo)致貧Mo，從而易于產(chǎn)生晶間腐蝕，因此，哈氏B-2合金的焊接工藝應(yīng)慎重制定，嚴格操縱。一般焊接工藝如下：焊材選用ERNi-Mo7；焊接方法GTAW；操縱層間溫度不大于120；焊絲直徑2.4、3.2；焊接電流90150A哈氏B-2合金熱傳導(dǎo)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，采納較低的熱輸入量

11、。通過焊后熱處理能夠消除殘余應(yīng)力并改善抗應(yīng)力腐蝕斷裂性能。2： Hastelloy C-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。要緊耐濕氯、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專門好的耐蝕性能。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(lǐng)域有著相當廣泛的應(yīng)用。哈氏C-276合金的各種腐蝕數(shù)據(jù)是有其典型性的，然而不能用作規(guī)范，尤其是在不明環(huán)境中，必須要通過試驗才能夠選材。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

12、熱的濃硝酸。這種合金的產(chǎn)生要緊是針對化工過程環(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。(所有焊接試樣采納自熔鎢極氬弧焊)四種金屬在不同環(huán)境下的腐蝕對比試驗試驗環(huán)境 （沸騰）腐蝕率 （毫米/）典型316AL-6XNInconel625C-276差不多 金屬試樣焊接 試 樣差不多 金屬 試樣焊接 試 樣差不多 金屬 試樣差不多 金屬 試樣焊接 試 樣20%醋酸0.0030.0030.00360.00180.00760.0130.00645%蟻酸0.2770.2620.1160.1420.130.070.04910%草酸1.020.9910

13、.2770.2740.150.290.25920%磷酸0.1770.1550.0070.0060.0010.0010.000610%氨基磺酸1.621.580.7510.3810.120.070.06110%硫酸9.449.442.142.340.640.350.50310%碳酸氫鈉1.061.060.6090.3440.100.070.055哈氏C-276合金能夠用作燃煤系統(tǒng)的煙氣脫硫部件，在這種環(huán)境下C-276是最耐蝕的材料。下表是C-276合金和典型316在煙氣模擬系統(tǒng)“綠色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗情況。“綠色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗“綠色死亡”溶液 （沸騰）腐蝕率 (mm/a)典型

14、316C-2767%硫酸破壞0.673%鹽酸1%CuCl21%FeCl3由上表可見，C-276合金對混合的具有氯離子的酸、鹽溶液有專門好的耐蝕性能。哈氏C-276合金中Cr、Mo、W的加入將C-276合金的耐點蝕和縫隙腐蝕的能力大大提高。C-276合金在海水環(huán)境中被認為是惰性的，因此C-276被廣泛地應(yīng)用在海洋、鹽水和高氯環(huán)境中，甚至在強酸低PH值情況下。下表是四種金屬在6%FeCl3(按ASTM標準G-48執(zhí)行)溶液中發(fā)生縫隙腐蝕的對比情況。縫隙腐蝕發(fā)生情況合金縫隙腐蝕發(fā)生溫度FC典型316272.5AL-6XN11345Inconel62511345C-27614060C-276合金中高含

15、量的Ni和Mo使其對氯離子應(yīng)力腐蝕斷裂也有專門強的抵抗能力，下表是四種金屬在不同含氯離子溶液中的應(yīng)力腐蝕斷裂試驗情況。氯離子應(yīng)力腐蝕斷裂試驗情況試驗溶液彎曲U形試樣試驗時刻（Hours）和試驗結(jié)果典型316AL-6XNInconel 625C-27642%MgCl2(沸騰)失敗(24小時)兼有(1000小時)抵抗(1000小時)抵抗(1000小時)33%LiCl(沸騰)失敗(100小時)抵抗(1000小時)抵抗(1000小時)抵抗(1000小時)26%NaCl(沸騰)失敗(300小時)抵抗(1000小時)抵抗(1000小時)抵抗(1000小時)二、物理性能C-276合金的物理性能如下表所示：密

16、度：8.90g/cm3, 比熱：425J/kg/k, 彈性模量：205Gpa(21熱傳導(dǎo)率溫度熱傳導(dǎo)率W/m.K-1687.3-738.72110.29311.020413.031615.142717.053819.0線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)從21線膨脹系數(shù)10-6 /9311.220412.031612.842713.253813.4三、機械性能典型的C-276合金的拉力試驗結(jié)果如下表所示，其材料是在1150力學(xué)性能試驗值溫 度 ()屈服強度0.2 (Mpa)抗拉強度b (Mpa)延伸率5 （%）-19656596545-1014808955021415790509338072550204345

17、71050316315675554272906556053827064060對C-276合金進行冷變形加工會使其強度增加。在對其進行沖擊試驗時，V形槽沖擊試樣采納10mm試驗溫度（）V形槽試樣沖擊功（J）-19624521325200325C-276合金和一般奧氏體不銹鋼有相似的成形性能。但由于其比一般奧氏體不銹鋼的強度要大，因此，在冷成形加工過程中會有更大應(yīng)力。此外，這種材料的加工硬化速度比一般不銹鋼快得多，因此在有廣泛冷成形加工過程中，要采取中途退火處理。四、焊接及熱處理C-276合金的焊接性能和一般奧氏體不銹鋼相似，在使用一種焊接方法對C-276焊接之前，必須要采取措施以使焊縫及熱阻礙區(qū)

18、的抗腐蝕性能下降最小，如鎢極氣體愛護焊（GTAW）、金屬極氣體愛護焊（GMAW）、埋弧焊或其他一些能夠使焊縫及熱阻礙區(qū)抗腐蝕性能下降最小的焊接方法。但關(guān)于諸如氧炔焊等有可能增加材料焊縫及熱阻礙區(qū)含碳量或含硅量的焊接方法是不適合采納的。關(guān)于焊接接頭形式的選擇，能夠參照ASME鍋爐與壓力容器規(guī)范對C-276焊接接頭的成功經(jīng)驗。焊接坡口最好采納機械加工的方法，然而機械加工會帶來加工硬化，因此對機械加工的坡口處進行焊接前打磨是必要的。焊接時要采納適宜的熱輸入速度，以防止熱裂紋的產(chǎn)生。在絕大多數(shù)腐蝕環(huán)境下，C-276都能以焊接件的形式應(yīng)用。但在十分苛刻的環(huán)境中，C-276材料及焊接件要進行固溶熱處理以獲

19、得最好的抗腐蝕性能。C-276合金的焊接能夠選擇自身作焊接材料或填料金屬。如要求在C-276的焊縫中添加某些成分，象其它鎳基合金或不銹鋼，同時這些焊縫將暴露在腐蝕環(huán)境中時，那么，焊接所用的焊條或焊絲則要求有和母材金屬耐腐蝕相當?shù)男阅?。哈氏C-276合金材料固溶熱處理包括兩個過程：（1）在10401150加熱；（2）在兩分鐘之內(nèi)快速冷卻至黑色狀態(tài)（C-276合金表面在焊接或熱處理時會產(chǎn)生氧化物，使合金中的Cr含量降低，阻礙耐蝕性能，因此要對其進行表面清理。能夠使用不銹鋼絲刷或砂輪，接下來浸入適當比例硝酸和氫氟酸的混合液中酸洗，最后用清水沖洗潔凈。3：Hastelloy C-22 Alloy（哈氏

20、C-22合金）一、耐蝕性能和產(chǎn)品形式哈氏C-22合金是一種Ni-Cr-Mo合金，它對點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕斷裂均有極強的抵抗力。Ni、Cr、Mo和W的共同作用，使哈氏C-22合金在較大的氧化和還原性環(huán)境范圍內(nèi)具有優(yōu)異的耐蝕性能。下表所示可見，哈氏C-22合金在大多數(shù)苛刻的環(huán)境中有突出的耐蝕性能，它對焊接操作或鍛造操作中晶間碳化物的析出和多元相的產(chǎn)生有抵抗性能。沸騰溶液中的腐蝕試驗數(shù)據(jù)試驗溶液試樣狀態(tài)合金腐蝕率（mm/a）HCl(1%)一般板C-220.36C-2760.336250.92HCl(1%)焊接態(tài)（GTAW）C-220.329C-2760.293625-H3PO4(20%

21、)一般板C-220.003C-2760.0106250.010H3PO4(20%)焊接態(tài)（GTAW）C-220.003C-2760.005625-H2SO4(10%.)一般板C-220.351C-2760.3536250.642H2SO4(10%)焊接態(tài)（GTAW）C-220.351C-2760.503625-FeCl3(6%)一般板C-220.015C-276-625-FeCl3(6%)焊接態(tài)（GTAW）C-220.015C-276-625-下表是以ASTM標準進行的腐蝕試驗數(shù)據(jù)ASTM測試方法試樣狀態(tài)合金腐蝕率（mm/a）G28/PracticeA一般板C-221.63C-2765.596

22、250.58G28/PracticeA焊接態(tài)（GTAW）C-221.63C-276-625-G28/PracticeB一般板C-220.42C-2761.1462589G28/PracticeB焊接態(tài)（GTAW）C-220.36C-276-625-G28/PracticeC一般板C-221.72C-27623.1625-G28/PracticeC焊接態(tài)（GTAW）C-221.77C-27623.4625-G28/PracticeD一般板C-223.47C-276-625-G28/PracticeD焊接態(tài)（GTAW）C-222.85C-276-625-G28/PracticeA=沸騰Fe2(SO

23、4)3+50%H2SO4/24小時G28/PracticeB=沸騰23%H2SO4+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(yīng)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(lǐng)域。哈氏C-22合金強度高，同時有良好的延展性、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(chǎn)品形式有板材、帶材、管材、棒材和鍛件等。ASME和ASTM有關(guān)

24、哈氏C-22合金材料的標準產(chǎn)品形式講明ASTMASME板材、帶材B575SB575管材（有縫）B619SB619B626SB626管材（無縫）B622SB622二、化學(xué)成分化學(xué)元素UNS標準范圍（重量百分比）C0.015maxS0.02 maxSi0.08 maxCr20.022.5Mo12.514.5V0.35 maxCo2.50 maxW2.503.50Fe2.006.00Ni余量三、物理性能具有典型化學(xué)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228.62g/cm3熔化溫度范圍1354-1388539.4W/m-K20-21712.44m/m/22422J/kg-22207GP

25、a四、焊接性能哈氏C-22合金的焊接性能特不行，它能夠?qū)ｉT容易地以鎢極氣體愛護焊、金屬極氣體愛護焊、埋弧焊等方法焊接，填料金屬要求有與之相匹配的化學(xué)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50.8項目典型板材ASTM B575屈服強度（0.2%變形）345MPa310*MPa抗拉強度724MPa690*MPa延伸率%（51mm67%45%硬度87HRB100*HRB*最小 *最大4：Hastelloy C-59 Alloy(哈氏C-59合金)一、引言C-59是一種超低碳Ni-Cr-Mo合金，具有優(yōu)異的耐蝕性能和

26、高機械強度。其性質(zhì)有如下幾條：1、在氧化性和還原性條件下有廣泛的耐蝕性能；2、對點蝕和縫隙腐蝕有良好的抵抗力，同時對氯致應(yīng)力腐蝕斷裂有免疫特性。3、對無機酸如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸和硫酸鹽酸混合酸有良好的耐蝕性能；4、對含有雜質(zhì)的無機酸同樣有良好的耐蝕性能；5、對406、被許可在-196-4507、被NACE標準MR-01-75 級許可使用在酸氣環(huán)境下。 (NACE是美國和印度的國家電子顧問委員會)二、化學(xué)成分C-59合金的化學(xué)成分表如下所示?；瘜W(xué)成分NiCrFeCMnSiMoCoAlPSMin余量22.015.00.1Max24.01.50.0100.50.00.0150.005三、耐蝕性能

27、和應(yīng)用C-59合金是一種有極低含碳量和含硅量的Ni-Cr-Mo合金，在熱加工和焊接過程中不傾向于產(chǎn)生中間相，因此此合金能夠應(yīng)用于化工過程中的氧化性和還原性介質(zhì)。由于有較高的含Ni、Cr、Mo的含量，C-59對氯離子有良好的耐蝕性能。在涉及氧化性環(huán)境的標準腐蝕試驗中差不多證實：C-59合金有比其它Ni-Cr-Mo合金更高級的性能。C-59合金在還原性環(huán)境中有良好的耐蝕性能，例如：10%沸騰硫酸溶液中的腐蝕率是其它Ni-Cr-Mo合金的1/3左右，在鹽酸環(huán)境下同樣有專門好的耐蝕性能。下面兩表是不同腐蝕試驗情況。C-276和C-59試驗對比試驗介質(zhì)腐蝕率(mm/a)C-276C-59ASTM G28

28、A 沸騰24小時5.0-6.00.625ASTM G28B 沸騰24小時1.50.1三種不同合金在不同溶液中腐蝕試驗試驗介質(zhì)腐蝕率(mm/a)Inconel625C-276C-5910%H2SO4沸騰37天1.0-1.20.5750.1520%H2SO4+15000ppm Cl-(NaCl) 37天 800.030.080.0350%H2SO4+15000ppm Cl-(NaCl) 37天 50.650.420.3898.5%H2SO4 37天 150/0.28/0.15下表是三種合金的CPT和CCCT試驗情況合金CPTCCCTInconel62510085-95C-276115-120105

29、C-59130110試驗溶液：7Vol.%H2SO4+3Vol.%HCl+1%CuCl2+1%FeCl3-6H2O(綠色死亡溶液)，時效24小時后，以5應(yīng)用：C-59合金在化工、石油化工、能源和環(huán)保工程等。1、含氯有機過程設(shè)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(shè)備；3、焚化爐和煙氣脫硫系統(tǒng)的預(yù)熱器、閥門、葉輪等元件；4、酸氣處理系統(tǒng)設(shè)備和元件；5、醋酸和醋酐反應(yīng)器；6、硫酸冷凝器。四、物理性能密度：8.6g/cm熔點范圍：1310-1360磁導(dǎo)率：20，(RT)高溫下的物理性能溫度 比熱 J/kg-k熱傳導(dǎo)系數(shù)W/m-k電阻率 cm彈性模量 GPa室溫

30、到T的熱膨脹系數(shù)10-6/k2041410.412621010042512.112720711.920043413.712920012.230044315.413119612.540045117.013319012.750045918.613418512.960046420.413317813.1五、力學(xué)性能下表是C-59合金固溶處理狀態(tài)的力學(xué)性能表。室溫下的最小力學(xué)性能產(chǎn)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 5 (%)薄板和帶材*0.5-6.434038069040板*5.0-30棒100*力學(xué)值依據(jù)德國國家標準VdTV數(shù)據(jù)505 下

31、表是依據(jù)德國國家標準VdTV數(shù)據(jù)505，在高溫下的力學(xué)性能值。溫度 0.2%屈服強度1.0%屈服強度抗拉強度延伸率5 (%)MPaksiMPaksiMPaksi93434895(91)50100290330650(620)200250290615(585)204364289(85)300220260580(550)316313784(80)400190230545(515)427263277(74)450175215525(495)關(guān)于板厚度在30-50mm之間的材料，其屈服強度值要減去20只針對棒材最大許用應(yīng)力材料溫度 鍛件、棒、板、帶MPaksi3825.09325.01001721492

32、4.720016120423.326022.030014731620.934320.437119.839919.4400134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值：225J/cm2 -196下：200 J/cm七、晶體結(jié)構(gòu)C-59合金的是面心立方晶體結(jié)構(gòu)。八、制造和熱處理C-59合金能夠?qū)ｉT容易地用一般制作工藝來加工。1、加熱C-59合金在熱處理前和熱處理過程中不能夠和任何污染物接觸。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。污染物的來源要緊有標記筆痕跡、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

33、0.1%(質(zhì)量)，燃料油的含硫量不可超過0.5%。爐氣環(huán)境應(yīng)該是輕微的氧化性，不能夠在氧化性和還原性之間波動。不能夠讓火焰直接沖擊合金材料。2、熱加工C-59合金能夠在950-1180熱加工后退火能夠確保材料有良好的耐蝕性能。3、冷加工退火的C-59合金才能夠用來冷加工，C-59合金的加工硬化率是專門高的，對成形設(shè)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、熱處理固溶熱處理溫度應(yīng)該在1100-1180，最好在1120水冷是確保材料有最好耐蝕性能的差不多要點。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，能夠用細砂輪打磨潔凈。

34、酸洗前，材料表面的氧化物、污點等能夠用細砂輪或不銹鋼絲刷打磨潔凈。6、機加工機加工C-59合金應(yīng)該是固溶處理狀態(tài)。由于其加工硬化率較大，因此相關(guān)于低合金奧氏體不銹鋼來講，要采納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(zhuǎn)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、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，同時不能夠有氣流擾動。2、著裝焊接著裝應(yīng)該采納皮革手套和工作服。3、加工工具和機械工具要采納鎳基合金專用工具，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

35、程中被壓入污染物，導(dǎo)致最終的腐蝕。4、清理基材金屬的焊縫區(qū)域清理和填料金屬的清理應(yīng)該使用丙酮。5、坡口預(yù)備C-59合金的焊接坡口成形能夠采納機械方法，如車削成形、磨削成形或刨制成形；等離子切割也是能夠的，只是切割后的坡口要打磨潔凈，同時不能夠使坡口附近過熱。6、坡口角度一般焊接后應(yīng)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關(guān)于一般碳鋼的一般區(qū)不在于其有較低的熱傳導(dǎo)系數(shù)和有較高的熱膨脹率。其焊接焊腳要大(1-3 mm)，坡口角度要在60-707、引弧引弧時只能夠在立即焊接的焊縫區(qū)域內(nèi)進行，不能夠在已完成的焊接件上，以免造成耐蝕性能的下降。8、焊接工藝C-59合金能夠用多種常規(guī)焊接工藝

36、焊接，如：TIG/GTAW，MIG/MAG，手工金屬焊接、等離子弧焊等。只是焊接前的清理是必要的。9、焊接參數(shù)和有關(guān)阻礙因素焊接時要慎重選擇熱輸入量，一般要采納較低的熱輸入量，層間溫度不要超過150焊接參數(shù)板厚mm焊接 方法填料金屬焊接參數(shù)焊接 速度cm/min氣流量 l/min等離子氣流量 l/min等離子焊嘴尺寸 mm尺寸 mm速度m/cm根部焊層中間和上部AVAV3.0手工GTAW2.09010110-1201110-158-1016.0手工GTAW2.0-2.4100-11010120-1301210-158-1018.0手工GTAW2.4110-12011130-1401210-15

37、8-10110.0手工GTAW2.4110-12011130-1401210-158-1013.0自動GTAW1.20.5手工操縱150102515-2015.0自動GTAW1.20.5手工操縱150102515-2012.0熱焊絲GTAW1.00.3180108015-20110.0熱焊絲GTAW1.20.45手工操縱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/MAG21.25

38、GTAW130-15023-2720-2618-2016.0SMAW2.540702140-70218.0SMAW2.5-3.2540702170-1002216.0SMAW4.090-130221=純氬氣或氬氣+3%氫氣2=建議使用氦氣愛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/cm焊接工藝單位長度能量輸入值 kJ/cmGTAW手工或自動Max8MIG/MAG手工或自動Max11熱焊絲GTAWMax6SMAWMax7等離子弧焊Max10一般焊接后應(yīng)該立即用不銹鋼絲刷刷去氧化部分。其它鎳基合金(other Nickle-base alloys)

39、1：Inconel600 Alloy(因康鎳600合金)一、引言Inconel600合金是一種Ni-Cr合金，能夠使用在從低溫到1093的溫度范圍內(nèi)。Inconel600Inconel600合金能夠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，因此600合金對氯離子應(yīng)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(xué)成分600合金的化學(xué)成分如下表所示?；瘜W(xué)成分元素wt%C0.05Mn0.25S0.002Si0.20Cr15.5Ni+Co余量Fe8.0Cu

40、0.10三、產(chǎn)品形式和標準 600合金的產(chǎn)品形式要緊有板材、帶材。供貨狀態(tài)要緊是退火狀態(tài)，薄板和帶材也能夠以正火狀態(tài)供貨。下表是600合金的一些國際標準。產(chǎn)品形式標準ASTMASMEAMS板、帶材B168SB1685540管及管件B167SB1675580B516SB516B517SB517冷凝器用管B163SB163棒和鍛件B166SB1665665B564SB564絲B166SB1665687四、耐蝕性能和應(yīng)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(yīng)力腐蝕斷裂有也良好的耐蝕性能，因此，600合金能夠使用在MgCl2溶液中。相似地，鉻讓600合金在弱氧化

41、性環(huán)境中有一定的耐蝕性能，從某種意義上講，600合金差不多是商業(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可不能有腐蝕情況發(fā)生，能夠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，因此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合金在堿液濃縮過程中耐熱應(yīng)力腐蝕。 總結(jié)起來600合金要緊有如下幾點特性：1、直到10932、耐碳化性；3、到大約538時對

42、脫水Cl24、對氯離子應(yīng)力腐蝕斷裂有免疫力；5、對堿的腐蝕有良好的抵抗力。其應(yīng)用場合如下所示：1、熱處理相關(guān)元件及設(shè)備；2、溫度達到5383、紙漿廠的堿溶解池；4、堿液濃縮相關(guān)設(shè)備。五、物理性能 密度：8.42g/cm比熱：(0-100)460磁導(dǎo)率：1.02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)21系數(shù) 10-6/9312.420413.131613.742714.253814.664915.176015.7下表是600合金的熱傳導(dǎo)系數(shù)數(shù)據(jù)熱傳導(dǎo)系數(shù)溫度熱傳導(dǎo)系數(shù)W/m-k2114.89315.420417.131618.742720.653822.5六、力學(xué)性能退火狀態(tài)室溫下的

43、力學(xué)性能如下表講示。0.2%屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)延伸率5(%)25564045下表是600合金短時刻高溫拉力性能數(shù)據(jù)，低溫時的性能被加入以作對比。測試溫度 0.2%屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)延伸率5(%)-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合金板材V形槽沖擊性能數(shù)據(jù)。測試溫度 沖擊強度J退火熱軋冷軋-73244244-21244244156538217217-七、加工和熱處理

44、1、冷成形600合金的冷成形性能特不行。高鎳含量能夠阻止冷加工時奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，301和304不銹鋼在冷加工時會產(chǎn)生此類轉(zhuǎn)變。600合金的加工硬化傾向比301和304不銹鋼低，能夠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(chǎn)生波浪狀的“橘皮”現(xiàn)象，要緊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合金可不能由于熱處理產(chǎn)生硬化，只會產(chǎn)生冷加工強化。冷加工后退火能夠軟化材料。軟化溫度能夠在871到1149之間進行。在982熱處理后的冷卻能夠慢速冷卻，也能夠快速淬火冷卻，都會得到相當?shù)挠捕取?、焊

45、接600合金能夠采納標準的電阻焊和熔化焊?，F(xiàn)在有大量的焊條和焊絲能夠用來焊接600合金。600合金的焊縫附近會產(chǎn)生緊密的氧化物，只能夠打磨去除。另外焊接時最好采納惰性氣體愛護焊。2：Incoloy800 Alloy(因克羅依800、800H、800AT合金)一、引言800合金是一種用來抵抗氧化和碳化的Ni-Fe-Cr合金。其鎳的含量達到32%，使800合金對氯致應(yīng)力腐蝕斷裂和相的析出使合金變脆有良好的抵抗力。800合金耐均勻腐蝕的性能也專門出色。在固溶處理狀態(tài)，800H和800AT有出眾的蠕變和應(yīng)力斷裂性能。800合金基礎(chǔ)上的這三種合金都通過了ASME鍋爐和壓力容器用材規(guī)范的審核，規(guī)范在第一部

46、分電站鍋爐；第三部分核容器；第八部分：非直接觸火壓力容器中都有關(guān)于800系列合金的應(yīng)用標準。800系列合金差不多一樣，除了在800H中碳含量稍高(0.05-0.10%)，800AT中加入了1.00%的Al+Ti。800合金一般能夠使用到593。800H和800AT一般應(yīng)用在對蠕變和應(yīng)力腐蝕斷裂要求專門高的593二、化學(xué)成分800系列合金的典型化學(xué)成分如下表講示?；瘜W(xué)成分元素800800H800ATC0.020.080.08Mn1.001.001.00P0.0200.0200.020S0.0100.0100.010Si0.350.350.35Cr21.021.021.0Ni32.032.032.

47、0Ti0.400.40Al0.400.40Ti+Al1.00Cu0.300.300.30三、材料標準下表是800系列合金的國際標準。產(chǎn)品形式標準ASTMASMEAMS板、帶B409SB4095871焊管B514*無縫管B163SB163B407SB407棒B408SB408鍛件B564SB564*只適用于800合金四、腐蝕性能與應(yīng)用800系列合金的鎳含量要比304不銹鋼家族高的多，在專門多介質(zhì)情況下，800系列合金和304不銹鋼都專門相似，例如在專門多工業(yè)氣體和化工介質(zhì)如硝酸和有機酸中，它們有相當?shù)男阅?。不論?00系列合金依舊304不銹鋼都不能夠使用在硫酸環(huán)境下，除非是低溫、低濃度的情況。象

48、奧氏體不銹鋼一樣，800系列合金假如在538-760800系列合金盡管對氯離子應(yīng)力腐蝕開裂沒有免疫力，然而對其耐蝕性能依舊專門好的。在石油、化工、食品、紙漿和造紙等工業(yè)領(lǐng)域有良好的耐蝕性能。顯然800系列合金能夠在使一般奧氏體不銹鋼應(yīng)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(yīng)力腐蝕斷裂沒有免疫力。800合金最典型的應(yīng)用是高溫下的應(yīng)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(shè)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ASME標準在8992、管子可應(yīng)用在9823、在10384、耐

49、氯離子腐蝕。五、力學(xué)性能800系列合金的典型室溫力學(xué)性能如下表所示。其中800合金在982退火，800H和800AT合金在1149800合金的力學(xué)性能測試溫度 ()0.2%屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)延伸率5 (%)2129560044932745634326023452539427230514405382194963964920037256760156221858169817191800H和800AT的力學(xué)性能測試溫度 ()0.2%屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)延伸率5 (%)212005315293166490533161314595342712545453538114438

50、51649102384507609922378871801281209826170120六、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(zhuǎn)變，在301和304不銹鋼冷加工時就可能產(chǎn)生這種轉(zhuǎn)變，大范圍的成形操作會使合金表面產(chǎn)生波浪狀的“橘皮”現(xiàn)象，要緊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982-1038800H和800AT的熱處理溫度一般在1121-11773、焊接800系列合金能夠使用GTAW或MIG等焊接方法焊接?，F(xiàn)在有大量的焊條和焊絲能夠用來焊接800合金。800合金的焊縫附近會產(chǎn)生緊密的氧化

51、物，只能夠打磨去除。另外焊接時最好采納惰性氣體愛護焊。蒙乃爾400(monel 400)一、引言蒙乃爾400是一種單相固溶體Ni-Cu合金，它在專門多介質(zhì)環(huán)境下有良好的耐蝕性能。從輕微的氧化性介質(zhì)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專門長的歷史。在20世紀早期，人們就試圖以高含量銅的鎳礦石來冶煉合金，現(xiàn)在的蒙乃爾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)下的強度專門低，因為那個緣故，此材料常常要求回火處理，以提高其強度。其特性能夠歸納為如下幾點：在海洋和化工環(huán)境下有良好的耐蝕性能；對氯離子應(yīng)力腐蝕開裂專門不敏感

52、；從零度以下到550被ASME認可能夠用作在-10425良好的加工和焊接性能。二、化學(xué)成分元素NiFeCMnSiCuAlS最小63.01.028.0最大50.534.00.50.02三、材料標準產(chǎn)品形式標準ASTMASMEAMS板材和帶材B127SB1274544無縫管B163SB1634574B165SB165棒材和鍛件B164SB1644675B564SB564絲47304731ASTM: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:美國軍標四、物理性能 密度：8.8g/cm3 熔點范圍：1300溫度 比熱 （J/kg-k）熱傳導(dǎo)系數(shù)（W/m-k）電阻率 （cm）彈性模量

53、 （Gpa）熱膨脹系數(shù) (20T) 10-6/-1302211.5-752412.1204302651.318210044529.55418013.92004653355.517715.530047836.557.517015.84004904058.516516.0500446015016.360048.561.816.67005263.517.08005665.517.49005867.517.5性能和應(yīng)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(yīng)用材料。這種合金材料是少有的幾種能夠耐氟、氫氟酸、氟化氫或它們的衍生物的金屬。它在燒堿中也專門耐蝕，在海水環(huán)境中

54、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。然而，由于材料中不含Cr，在氧化性環(huán)境中腐蝕率會大大增加。盡管蒙乃爾400對氯離子應(yīng)力腐蝕開裂具有專門好的抵抗力，然而在有汞或潮濕暴露的氟化氫氣體的環(huán)境中會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂?，F(xiàn)在要注意對材料進行消應(yīng)力熱處理。其典型的工程應(yīng)用如下：電站的給水和蒸汽發(fā)生器管道系統(tǒng)；鹽廠的加熱器和蒸發(fā)器主題部分；硫酸和氫氟酸的烷化裝置；工業(yè)換熱器；原油蒸餾裝置中的復(fù)合板；近海裝置的防浪罩；海水系統(tǒng)中推進器和泵的軸；核燃料生產(chǎn)中的鈾和同位素分離系統(tǒng)；烴氯化生產(chǎn)中的泵和閥；MEA再沸器管道。力學(xué)性能室溫下的最小力學(xué)性能狀態(tài)標準抗

55、拉強度（MPa）0.2%屈服強度（Mpa）1.0%屈服強度（MPa）延伸率5 （%）布氏硬度 （HB）退火DIN45018021035150ASTM 、ASME BS480195220*35消應(yīng)力DIN55030025170VdTV-Wbl58040018ASTM 、ASME BS55060027541520硬化DIN7006503210ASTM 、ASME6907606202* 僅為英國國家標準規(guī)定值德國國家標準VdTV-Wbl中的最小力學(xué)性能退火 狀況最小0.2%屈服強度抗拉強度溫度100200300400425100200300400425MPa150135130130130420390

56、380370360ISO標準V形槽沖擊強度：（平均值）退火狀態(tài) 150J/cm2 應(yīng)力消除狀態(tài) 100J/cm2七、制造與熱處理 蒙乃爾400能夠?qū)ｉT容易地用傳統(tǒng)的工藝方法來制造。1、加熱 在熱處理之前要確保蒙乃爾400表面潔凈，這點特不重要。 假如在加熱過程中蒙乃爾400表面存在S、P、Pb或其他低熔點的金屬等污染物，則合金的性能可能會被削弱。污染物的來源要緊有標記筆痕跡、溫度指示漆、潤滑油脂和爐氣。其中爐氣的含硫量必須低。 爐氣應(yīng)該是中性的，或有輕微的還原性，切不可讓爐氣在還原性和氧化性之間波動。爐中火焰不能夠直接沖擊材料。2、熱加工 蒙乃爾400能夠在8001200范圍內(nèi)進行熱加工，但在

57、925以下時只能夠做輕微的鍛造。熱彎曲能夠在10251200 材料加熱要遵循一個準則：每100mm3、冷加工 冷加工的蒙乃爾400材料必須是退火狀態(tài)。因為它具有比碳鋼稍高的加工硬化率，因此成形裝備要作適宜的改變。冷加工成形要做工序間退火處理。 冷變形有時也用來改善機械性能。假如材料要用在如汞、潮濕暴露的氟化氫氣體等易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的環(huán)境下，建議進行消應(yīng)力熱處理。4、熱處理 蒙乃爾400材料退火溫度一般在700900，在825 退火溫度和退火時刻直接關(guān)系到材料的最終晶粒尺寸，因此要認真考慮退火參數(shù)。而且退火爐中氣體含硫量必須要低，以免使材料脆化。消除應(yīng)力熱處理一般在300 關(guān)于管材，應(yīng)力消除熱

58、處理溫度一般操縱在550650任何熱處理之前材料表面的清潔必須重視。 5、除垢 蒙乃爾400材料焊縫附近的氧化物和污點比不銹鋼材料的要緊密，在硝酸和氫氟酸混酸中酸洗之前能夠用砂輪打磨，或在鹽浴中預(yù)處理。6、機加工 蒙乃爾400材料應(yīng)該在退火狀態(tài)下進行機加工。冷成形和應(yīng)力消除后的材料更加容易加工，對此種材料的加工硬化要有足夠的認識，例如：表面切削速度和碳鋼相比要小一些，刀具要連續(xù)運轉(zhuǎn)，為避開表面硬化層，進刀量要大等。 機加工刀具應(yīng)該是鎳基合金和高合金不銹鋼專用刀具，刷焊縫要采納不銹鋼刷。制造和加工機械如：剪板機、壓力機、卷板機等要采取幸免含鐵雜質(zhì)污染的措施。加工場地要清潔，并和碳鋼加工場地分開。

59、7、焊接 蒙乃爾400材料的焊接坡口適宜用機械加工方法完成，若對坡口打磨應(yīng)幸免產(chǎn)生局部過熱。由于鎳合金和高合金不銹鋼相對碳鋼有明顯的物理性質(zhì)上的差異，它們熱傳導(dǎo)系數(shù)低，同時熱膨脹系數(shù)較大，關(guān)于這點焊接時要采納夾緊、大的焊腳（1-3mm法來解決。因為蒙乃爾400材料焊接熔化金屬的流淌性較差，因此要采納大的坡口角度（60-70）的設(shè)計，以讓焊絲能填滿焊縫。焊前對坡口和焊條用丙酮清洗,焊接方法用GTAW即可，焊絲用ERNiCu-7. 蒙乃爾400焊接前不需要預(yù)熱，一般也不需要焊后熱處理，因為加工后的材料強度有所提高，對以后的使用有一定的益處。 常用焊接坡口形式如右圖所示。鉭(Tantalum)鉭材在

60、大多數(shù)無機酸中耐蝕性能特不優(yōu)良，和玻璃特不相似，在化學(xué)工業(yè)中具有重要用途，除了氫氟酸、氟、發(fā)煙硫酸和堿外，幾乎能耐一切化學(xué)介質(zhì)（包括沸點的鹽酸、硝酸和175鉭對75%以下稀硫酸耐蝕性能優(yōu)良，可使用于任何溫度；對不充氣的濃硫酸可用于160170；對充氣的濃硫酸可用于250260，超過此溫度腐蝕就增大。一般在170鉭材在堿中通常不耐蝕，會變脆，在高溫、高濃度下腐蝕更快。鉭能與高溫氣體(惰性氣體除外)反應(yīng)，O2、N2、H2等可滲入內(nèi)部使之變脆，如與初生態(tài)H接觸，也會吸氫變脆。因此，鉭材設(shè)備不可與較活性金屬(如Fe、Al、Zn)等接觸，因為易構(gòu)成鉭鐵(Al、Zn)原電池，由此原電池反應(yīng)產(chǎn)生的氫將破壞鉭