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高溫合金|Superalloy

高溫合(he)金是指以鐵、鎳、鈷為基,能(neng)(neng)在(zai)600℃以上的(de)高溫下(xia)抗(kang)(kang)氧化、耐腐蝕,并能(neng)(neng)在(zai)一(yi)定應(ying)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)長期工作(zuo)的(de)一(yi)類金屬材料,具有優異的(de)高溫強度(du),良好的(de)抗(kang)(kang)氧化和抗(kang)(kang)熱腐蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng),良好的(de)疲勞性(xing)(xing)能(neng)(neng)、斷(duan)裂(lie)韌性(xing)(xing)等綜(zong)合(he)性(xing)(xing)能(neng)(neng),又被稱為“超(chao)合(he)金,”主要(yao)應(ying)用(yong)于航空、航天、艦船、車輛、工業燃機和能(neng)(neng)源領(ling)域。

產品分類 / 用途

GH 3304(Hastelloy C-276)

 Hastelloy C-276合金中外牌號: 美國UNS:N10276 ,德國DIN: NiMo16Cr15W  W-Nr: 2.4819  中國GB/T: NS 334  英國BS: NA 17D  化學成分標號:00Cr16Ni60Mo16W4


 (00Cr16Ni60Mo16W4 )Hastelloy C-276 合金于1965年問世,1970年后采用爐外精煉工藝(AOD,VOD)進行生產,以獲得超低碳(C ≤ 0.02% )和高純度的合金內在質量。為了降低0Cr16Ni60Mo16W4合金的焊后和熱成型后晶間腐蝕的敏感性和脆性,克服Hastelloy C合金焊接后或熱成型后尚需要進行固溶處理的嚴重缺點,除降低碳含量(C ≤ 0.02% )外,還降低了合金中的硅含量到≤ 0.08%。降低碳含量可減少合金中的碳化物析出的數量;降低硅含量可減少合金中金屬間相的沉淀數量,從而達到提高合金耐晶間腐蝕性能的目的。與此同時,合金的塑性、韌性和加工成型也有極大的改善。



一、化學成(cheng)分(fen)


   00Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)化學成分(fen)見下(xia)表,其特點是低(di)碳(tan)、低(di)硅(gui)。


                                                                            Hastelloy C-276 ( GB NS 334 )合金的化學成分
元素名稱
      C 
   Si  Mn   P    S         Cr   Ni       Mo      W      Fe  Co    V
含量  ≤0.02 ≤0.08  ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03  14.5~16.5 ≥57 15.0~17.0 3.0~4.5  4.0~7.0≤2.5≤0.035



二、耐蝕性能


  1. 全(quan)面(mian)腐蝕


  一(yi)般情況0Cr16Ni60Mo16W4的(de)腐(fu)蝕(shi)數據對00Cr16Ni60Mo16W4也(ye)是適用(yong)(yong)的(de)。表(biao)3-5-26和圖3-5-16~圖3-5-21列出了該合金本身(shen)進行腐(fu)蝕(shi)試驗所取(qu)得的(de)結(jie)果。顯然,00Cr16Ni60Mo16W4合金固溶態的(de)耐蝕(shi)特(te)點與0Cr16Ni60Mo16W4完全一(yi)致。因此,前述(shu) 0Cr16Ni60Mo16W4 合金的(de)耐蝕(shi)性結(jie)果仍(reng)可適用(yong)(yong)于00Cr16Ni60Mo16W4合金。


表 3-5-26.jpg

圖 3-5-18.jpg

圖 3-5-20.jpg

  

  2. 局部腐蝕(shi)


  試驗表明,00Cr16Ni60Mo16W4 合金的晶間腐蝕敏感性遠比0Cr16Ni60Mo16W4低。但是,當在600~1150℃敏化或焊后冷卻時,此合金中仍有二次碳化物和一些金屬間相析出,因而在某些介質條件下仍然影響00Cr16Ni60Mo16W4 合金在焊接用途的使用。在5%FeCl3+10%NaCl溶液中,室溫下試驗72h,00Cr16Ni60Mo16W4合金無論是焊態、固溶態,還是焊后熱處理態均無點蝕產生。表3-5-27系在一些介質中,00Cr16Ni60Mo16W4 合金耐點蝕試驗結果。


圖 3-5-21.jpg


  在10%FeCl中進行的縫隙腐蝕試驗結果標準,00Cr16Ni60Mo16W4  耐縫隙腐蝕性能也是較好的。


表 3-5-27.jpg


 3. 加速腐蝕試驗


   加速(su)腐(fu)蝕試驗是為了迅(xun)速(su)確定 Hastelloy C-276合金的耐蝕性是否(fou)滿足工廠實際(ji)腐(fu)蝕環境的需(xu)要(yao)。加速(su)腐(fu)蝕試驗所(suo)選用(yong)的介質一般要(yao)較實際(ji)使用(yong)條件更加苛(ke)刻。對鎳鉻鉬型耐蝕合金而言,按規(gui)定要(yao)進行(xing)鹽酸彎曲試驗和硫酸鐵試驗。


   鹽酸彎曲(qu)試驗(yan)系10%沸騰HCI酸中(zhong)試驗(yan)24小時,然后將(jiang)試樣彎曲(qu)180°。焊(han)接試樣則要求垂直于焊(han)縫方向彎曲(qu),且彎曲(qu)中(zhong)部位(wei)要位(wei)于熱影響區。彎曲(qu)后的試樣在放大(da)10倍(bei)下觀(guan)察有(you)無晶間開裂現象。


   硫酸鐵試驗系在50%H2SO4+42g/LFe2(SO4)3沸騰溶液中試驗24h。若有晶間腐蝕存在,則試樣的腐蝕會加速。對于Hastelloy C-276合金,可允許的最高腐蝕速率為1.02mm/月或12.24mm/a。


表 3-5-28.jpg


三、力學性能


  表 3-5-29 系(xi) 00Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)的(de)室(shi)溫(wen)和高溫(wen)瞬時力學性能。表 3-5-30 則系(xi)焊接金(jin)屬的(de)力學性能。 表 3-5-31 和 表 3-5-32 分別(bie)為不同熱處理(li)條件(jian)下的(de)低溫(wen)沖(chong)擊(ji)性能和室(shi)溫(wen)硬度。


表 3-5-29.jpg

表 3-5-30.jpg


四、物理性(xing)能


  00Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金的物理(li)性能件下(xia)表


表 3-5-33.jpg


五(wu)、焊接性能


Hastelloy C-276合金焊(han)(han)(han)接(jie)性(xing)能良好,可以采用(yong)通用(yong)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)方法進(jin)行(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)無特殊困難。而TIG、MIG和手工電弧焊(han)(han)(han)則是最(zui)常用(yong)的(de)。但當用(yong)于耐蝕用(yong)途時(shi),不推薦(jian)選用(yong)乙炔焊(han)(han)(han)方法。焊(han)(han)(han)接(jie)過程中要防(fang)止(zhi)熱輸(shu)入過大,對于埋弧焊(han)(han)(han)更應特別注意。


六、冷熱加(jia)工及成型性能


  0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)(jin)冷加(jia)工(gong)(gong)并(bing)(bing)無特殊困難。但(dan)是(shi)(shi),其熱(re)加(jia)工(gong)(gong)則是(shi)(shi)鎳基耐蝕合(he)(he)金(jin)(jin)中較(jiao)困難的(de)(de)一種。這并(bing)(bing)不是(shi)(shi)由(you)于其熱(re)塑性(xing)(xing)低,而是(shi)(shi)由(you)于變形抗力大,加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝控(kong)制(zhi)要(yao)求嚴格所致(zhi)。圖3-5-14和(he)圖3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)塑性(xing)(xing)進(jin)行試驗所取得(de)的(de)(de)結果。顯然,電渣重熔冶煉可明顯提高(gao)此合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)塑性(xing)(xing)。合(he)(he)金(jin)(jin)鍛態的(de)(de)熱(re)塑性(xing)(xing)高(gao)于鑄(zhu)態。合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)加(jia)工(gong)(gong)及熱(re)成型溫度以(yi)1000~1200℃為宜。


七、熱(re)處理


 在(zai)沒有特殊(shu)規定和要求的情況下,Hastelloy C-276合(he)金進行固(gu)溶處(chu)理(li),即在(zai)1121℃下加熱后急冷。在(zai)此種(zhong)狀態下,Hastelloy C-276合(he)金才具有最(zui)佳(jia)的耐蝕、力學綜合(he)性能。


八、應用


Hastelloy C-276合(he)金在冶金廠可生產板、管、絲、帶、棒材以及(ji)鍛件(jian)和(he)鑄件(jian)。此合(he)金由于(yu)在氯(lv)化(hua)物以及(ji)含各種有機酸的(de)(de)硫酸、亞硫酸、磷酸、各種有機酸、高溫氟化(hua)氫等介質中的(de)(de)良好的(de)(de)耐全面(mian)腐(fu)蝕和(he)局部腐(fu)蝕性能,因(yin)此可制造耐這些介質腐(fu)蝕的(de)(de)各種容器、管道、閥門、塔、槽(cao)等。