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0Cr22Ni60Mo9Nb4 (Inconel 625)

  0Cr22Ni60Mo9Nb4  (Inconel 625) 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti (Inconel 625 plus) 合金既具有良好的耐蝕性、抗氧化性和高強度，又具有良好的成型性和韌性。625與625plus的區別在于后者在化學成分上稍稍降低了鉻、鉬、鈮量，且入了鈦并降碳到超低碳水平。625合金系固溶后借冷加工來提高其強度，而625 plus則靠固溶處理后再經一次或二次時效處理來提高其強度。兩種合金均適于既要求高耐蝕性又要求高強度相匹配的使用條件下。

一、化學成(cheng)分和組織特點

 0Cr22Ni60Mo9Nb4 (Inconel 625) 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti  (Inconel 625plus)兩種合金的化學成分見表，此二合金固溶態均具有純奧氏體組織。由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合金中碳量較高，并含有鈮，故合金中會有MC、M₆C和M₂₃C₆ 型碳化物存在且數量又較00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti為多。在中溫時效態兩種合金均有金屬間相析出，它們的數量、成分和結構受化學成分和受熱條件的影響。0Cr22Ni60Mo9Nb4 時效態會有γ”相和8相沉淀，而00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金固溶處理再經時效會有 γ"-[Ni3 (Nb、Ti、Al)]型金屬間相沉淀，從而可使此合金獲得最高強度。

二、 耐(nai)腐蝕性(xing)能

 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)(he)金(jin)在大氣、天(tian)然水(shui)、海水(shui)、中性鹽和堿等(deng)弱(ruo)介質(zhi)中，基(ji)本上是(shi)無明顯(xian)腐蝕的。在更苛(ke)刻的介質(zhi)中，由于(yu)鉻的存在能(neng)耐(nai)(nai)氧(yang)化性酸(suan)，并抗高(gao)溫(wen)氧(yang)化；由于(yu)是(shi)鎳基(ji)且鉬含(han)量(liang)高(gao)，因此(ci)(ci)又(you)耐(nai)(nai)還原性酸(suan)介質(zhi)。對于(yu)局部腐蝕，高(gao)鉻、鉬量(liang)使此(ci)(ci)合(he)(he)金(jin)耐(nai)(nai)點(dian)蝕和縫隙腐蝕，高(gao)鎳、鉻量(liang)使此(ci)(ci)合(he)(he)金(jin)耐(nai)(nai)應力腐蝕；高(gao)鈮（鈦）量(liang)使此(ci)(ci)合(he)(he)金(jin)不(bu)易產生晶間腐蝕。

 1. 耐(nai)全(quan)面(mian)腐(fu)蝕性

  ①. 在(zai)硝酸中 在(zai)65%HNO3中和沸騰溫(wen)度下，此合金(jin)固溶態腐(fu)蝕率(lv)≤0.75mm/a.

  ②. 在硫酸中 表中指出，0Cr22Ni60Mo9Nb4合金在H₂SO₄中的耐蝕性。在酸洗用酸溶液中（28%H₂SO₄，5.9%HF，50~79℃)進行試驗，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的腐蝕速率為1.225mm/a。0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在沸騰的H₂SO₄中是不耐蝕的。

  ③. 在磷酸中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在濃度≤50%的H₃PO₄中具有非常優良的耐蝕性。當濃度高于50%后，隨H₃PO₄濃度的增加0Cr22Ni60Mo9Nb4的腐蝕速率急劇升高。因此，此合金僅適用于濃度≤50%的H₃PO₄。

  ④. 在氫氟酸(suan)中用(yong)螢石與(yu)硫酸(suan)反應制取氫氟酸(suan)的蒸發(fa)器，它的襯(chen)里一般用(yong)0Cr22Ni60Mo9Nb4合金(jin)制造。與(yu)此同(tong)時，蒸發(fa)器之間的管線、配件(jian)等也(ye)是采(cai)用(yong)此合金(jin)。在HF氣提塔頂部掛片結(jie)果(guo)表明，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)的全面腐(fu)蝕速率僅為0.075m/a。

  ⑤. 在含磷酸的一些介質中(zhong)試驗指出(chu)，在55%H3PO4+0.8%HF 溶液中(zhong)，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的腐(fu)蝕速率為0.412mm/a。

  ⑥. 在(zai)堿中在(zai)實驗(yan)室內50%NaOH中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金的年(nian)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)為0.0125mm/a。經(jing)500小時試驗(yan)，未見有應力腐(fu)(fu)蝕(shi)產生。

  ⑦. 在(zai)(zai)鹽(yan)(yan)酸(suan)中由于此合金(jin)鉬含量高，在(zai)(zai)室溫(wen)鹽(yan)(yan)酸(suan)中有一(yi)定(ding)的耐蝕(shi)性。但(dan)溫(wen)度升高，耐蝕(shi)性下降(jiang)。

 2. 耐局(ju)部腐蝕性

  ①. 耐晶間腐蝕(shi)性

  由于其鈮含量高，0Cr22Ni60o9Nb4 合(he)金具有非常好的耐(nai)敏化(hua)態(tai)晶間腐蝕的性(xing)能。正是由于0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金的此種性(xing)能，因而(er)敏化(hua)處理或焊后(hou)，此合(he)金不需(xu)再進行固溶處理。

  根據00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 和 0Cr22Ni60Mo9Nb4 在硫酸鐵＋50%H₂SO₄沸騰溶液中的晶間腐蝕試驗結果。從這些結果可看出，雖然由于00Cr22Ni60Mo9Nb3Ti雙時效態晶界有大量析出相，在此介質中的耐晶間腐蝕性要低于冷軋態的0Cr20Ni60Mo9Nb4,但卻優于0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti (Inconel 718)。

  根據在ASTM G28A溶液中，經120銷售試驗得出的T-T-S(時間－溫度－敏(min)（化(hua)(hua)(hua)）曲(qu)線。顯然(ran)，軟化(hua)(hua)(hua)退(tui)火(huo)處理再經敏(min)化(hua)(hua)(hua)較固溶處理再敏(min)化(hua)(hua)(hua)的00Cr22Ni60M09Nb4（5923 hMo)合金(jin)(jin)晶(jing)間腐(fu)蝕敏(min)感性要低得多，這與軟化(hua)(hua)(hua)退(tui)火(huo)態經敏(min)化(hua)(hua)(hua)后合金(jin)(jin)中大量NbC先(xian)于鉻碳化(hua)(hua)(hua)物優先(xian)析出，防止(zhi)晶(jing)界貧(pin)鉻區(qu)的形成有關(guan)。

 ②. 耐點蝕性(xing) 

  表系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金等在兩 種酸介質中的(de)耐(nai)(nai)點蝕性，可以看出(chu)0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti在試(shi)驗(yan)條件下均(jun)有優良的(de)耐(nai)(nai)點蝕性，而0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel 718)合(he)金則耐(nai)(nai)點蝕性不良。

 ③. 縫隙腐蝕 

 表(biao)系0Cr22Ni60Mo9Nb4和(he)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti等合金的(de)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)試驗結果。顯然，在所試驗的(de)條件下，625 和(he)625 plus 兩種合金的(de)耐(nai)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)性(xing)能中625 plus稍優(you)，但(dan)二者均顯著優(you)于718合金。

 ④. 應力(li)腐蝕 

  模擬實際使用(yong)環境對0Cr22Ni60Mo9Nb4等合(he)金(jin)進(jin)行了幾種(zhong)應力(li)腐蝕(shi)試(shi)驗(yan)(yan)，結(jie)(jie)果見(jian)表。表系(xi)模擬深(shen)氣(qi)井條件，在高壓釜中進(jin)行試(shi)驗(yan)(yan)所取得的(de)結(jie)(jie)果，在此條件下，表明無論是C型(xing)樣還是U型(xing)樣，00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)的(de)耐應力(li)腐蝕(shi)性(xing)能都(dou)是最(zui)佳。

  表(biao)(biao)系在(zai)5%NaCl+0.5%醋(cu)酸＋H2S (按NACE TM-077)15%MgCb溶液沸騰溫度下進行試驗所(suo)取(qu)得(de)的(de)(de)結(jie)果(guo)。表(biao)(biao)的(de)(de)結(jie)果(guo)表(biao)(biao)明(ming)，試驗的(de)(de)合金耐應(ying)力腐蝕(shi)性能均良(liang)好(hao)，沒有斷裂(lie)產生。而表(biao)(biao)的(de)(de)結(jie)果(guo)表(biao)(biao)明(ming)，5%MgCl2沸騰條件下 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti耐應(ying)力腐出性能良(liang)好(hao)，且(qie)均優(you)于718合金。

 ⑤. 腐蝕疲勞 

   圖系0Cr22Ni60Mo9Nb4 合(he)金在(zai)室溫海水中的腐(fu)蝕疲勞(lao)試(shi)驗結果，顯(xian)然，0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金的腐(fu)蝕疲勞(lao)強度要高于所試(shi)驗的 Hastel-loy C和 Incoloy 800 以及通用不銹鋼304和316。

三(san)、力學性能等其他性能

  1. 力學性能

   一般使(shi)(shi)用(yong)(yong)溫度≤ 650℃ ，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金(jin)適用(yong)(yong)于冷、熱加工并退(tui)火后(hou)使(shi)(shi)用(yong)(yong)；使(shi)(shi)用(yong)(yong)溫度高于650℃時(shi)，則(ze)退(tui)火或(huo)固(gu)溶(rong)態均可應用(yong)(yong)。對于有(you)高溫蠕變或(huo)持久要求時(shi)，建議在(zai)固(gu)溶(rong)態使(shi)(shi)用(yong)(yong)；而細(xi)晶粒合金(jin)則(ze)在(zai)≤ 816℃ 使(shi)(shi)用(yong)(yong)以及在(zai)對疲勞強度、硬度和瞬時(shi)強度又要去的(de)條件下使(shi)(shi)用(yong)(yong)。

  表(biao)系00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)力學性能(neng)(neng)。從表(biao)結(jie)果可(ke)(ke)知(zhi)，此合(he)金(jin)(jin)經(jing)(jing)732℃單時(shi)(shi)(shi)效(xiao)后屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)(du)較(jiao)低（690~793MPa),而經(jing)(jing)雙時(shi)(shi)(shi)效(xiao)后，可(ke)(ke)獲(huo)得高(gao)達827~956MPa的(de)(de)(de)(de)屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)(du)且仍具有較(jiao)高(gao)塑性，雙時(shi)(shi)(shi)效(xiao)時(shi)(shi)(shi)，若將(jiang)第一(yi)次時(shi)(shi)(shi)效(xiao)溫(wen)度(du)(du)(du)從718℃提高(gao)到(dao)746℃,則合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)硬度(du)(du)(du)也會有所提高(gao)。表(biao)3-5-109的(de)(de)(de)(de)結(jie)果表(biao)明(ming)，00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)經(jing)(jing)固溶(rong)處(chu)理(li)(li)(li)再經(jing)(jing)746℃x8h爐冷＋621℃ × 8小時(shi)(shi)(shi)空(kong)冷雙時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)理(li)(li)(li)并(bing)(bing)在(zai)(zai)316℃保持1000小時(shi)(shi)(shi)后測定其性能(neng)(neng)，對此合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)抗張(zhang)性能(neng)(neng)并(bing)(bing)無明(ming)顯影響；表(biao)的(de)(de)(de)(de)結(jie)果系經(jing)(jing)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)和經(jing)(jing)冷加(jia)工變形量25%的(de)(de)(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)(jin)在(zai)(zai)232℃時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)抗拉(la)性能(neng)(neng)，可(ke)(ke)以看出，與室溫(wen)性能(neng)(neng)相比，經(jing)(jing)冷加(jia)工變形提高(gao)強(qiang)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)(jin)其強(qiang)度(du)(du)(du)降低明(ming)顯，而經(jing)(jing)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)理(li)(li)(li)提高(gao)強(qiang)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du)則降低較(jiao)少，表(biao)系0Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)力學性能(neng)(neng)。

  2. 物理性能

  表列(lie)出了 0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的(de)物理性能 

  3.  焊(han)接(jie)性能

  0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金焊(han)接性能良(liang)好(hao)。可采用通用的焊(han)接方法(fa)，例如 GTAW (TIG)、GMAW ( MIG/MAG )和SAW以及SMAW(MMA)等，而不會(hui)遇(yu)到特殊(shu)困(kun)難。

  4. 冷熱加工及成型性能

  由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)較(jiao)(jiao)高的(de)(de)高溫變(bian)(bian)形(xing)抗力(li)，因此需要較(jiao)(jiao)高的(de)(de)加(jia)熱溫度，一般約為(wei)1170℃。大量變(bian)(bian)形(xing)以(yi)在1170~1010℃為(wei)宜；微(wei)量變(bian)(bian)形(xing)可在930℃以(yi)上進(jin)行(xing)。此合(he)金(jin)的(de)(de)冷加(jia)工(gong)和冷成(cheng)型(xing)性(xing)亦佳(jia)；與(yu)其他高鎳、鉻、鉬合(he)金(jin)性(xing)能相近。圖系(xi)合(he)金(jin)冷變(bian)(bian)形(xing)量與(yu)硬度的(de)(de)關系(xi)并(bing)與(yu)其他材料進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)(jiao)的(de)(de)結(jie)果。由圖可知，由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金(jin)冷作硬化傾向(xiang)較(jiao)(jiao)大，故進(jin)行(xing)冷加(jia)工(gong)和冷成(cheng)型(xing)時(shi)要及時(shi)進(jin)行(xing)中間(jian)軟(ruan)化退火處理(li)。

  5. 熱處理

 0Cr22Ni60Mo9Nb4合(he)金用(yong)(yong)(yong)于(yu)高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)強度用(yong)(yong)(yong)途，系在(zai)約1120℃進行固溶(rong)處理(li)（合(he)金中含碳量～0.05%).用(yong)(yong)(yong)于(yu)耐濕(shi)態腐蝕用(yong)(yong)(yong)途（低碳量～0.03%)多(duo)采(cai)用(yong)(yong)(yong)軟化(hua)(hua)退火處理(li)，溫(wen)度為(wei)(wei)950~1050℃(以(yi)～980℃為(wei)(wei)宜）；為(wei)(wei)了防止焊(han)后的(de)(de)晶間腐蝕傾向(xiang)，也可在(zai)900~1100℃進行穩定化(hua)(hua)處理(li)，由于(yu)NbC的(de)(de)優(you)先形(xing)成(cheng)可避(bi)免鉻碳化(hua)(hua)物(wu)形(xing)成(cheng)所導(dao)致的(de)(de)晶界鉻貧化(hua)(hua)。

 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)大截(jie)面(mian)棒(bang)材可在(zai)1025~1052℃加熱(re)，保溫(wen)2~4小(xiao)時(shi)(shi)后(hou)(hou)快冷(leng)，此(ci)時(shi)(shi)可獲得充分(fen)再結晶，同時(shi)(shi)仍有(you)穩定的(de)(de)高(gao)(gao)鈦、鈮的(de)(de)碳化(hua)物沉(chen)淀存在(zai)。為了使此(ci)合(he)金(jin)(jin)獲得最高(gao)(gao)強度，固溶處理(li)后(hou)(hou)可再進行雙時(shi)(shi)效，第一次(ci)在(zai)718~746℃時(shi)(shi)效8小(xiao)時(shi)(shi)，隨(sui)后(hou)(hou)以50℃/小(xiao)時(shi)(shi)的(de)(de)速度冷(leng)卻到621℃,再進行保溫(wen)8小(xiao)時(shi)(shi)的(de)(de)第二次(ci)時(shi)(shi)效，隨(sui)后(hou)(hou)空冷(leng)。控(kong)制(zhi)適(shi)宜的(de)(de)時(shi)(shi)效時(shi)(shi)間，會由于高(gao)(gao)鉻、鉬(mu)碳化(hua)物的(de)(de)減少獲得良好的(de)(de)耐(nai)點蝕(shi)、耐(nai)縫隙腐(fu)蝕(shi)和耐(nai)應力腐(fu)蝕(shi)性能(neng)。

四(si)、應用(yong)

 由于0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 兩種合金既具有高耐蝕性又具良好的熱強性，因此既可做耐蝕合金又可做熱強合金使用。通常在耐蝕用途中，0Cr22Ni60Mo9Nb4主要用以耐HNO3、HNO₃+H₂SO₄、HNO₃+HF的混酸以及含H₂SO₄和F-、Cl-的濕法磷酸以及耐海水腐蝕等；而00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 合金除在酸介質中和海水中耐蝕性與 0Cr22Ni60Mo9Nb4 相近外，即使在時效態也有優良的耐氯化物和硫化物應力腐蝕的性能以及耐點蝕、耐縫隙腐蝕等性能。兩種合金均可用做耐蝕、高強度材料，制造塔、槽、容器、管線以及反應器、換熱器閥件等。