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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金 系20世紀30年(nian)代問世的Hastelloy C系列中第一(yi)個Ni-Cr-Mo(W)型耐(nai)蝕合(he)金。

一(yi)、化學成分(fen)和(he)組織特點

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金(jin)的化(hua)學(xue)成分見下表

  此合金主要耐濕(shi)氯(lv)(lv)(lv)、各種氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)（如氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)銅(tong)、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)汞等(deng)(deng)）、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鹽溶液（如氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈣、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鉛等(deng)(deng)）、硫酸與(yu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)鹽的(de)混合物(wu)、亞硫酸、沸騰溫度的(de)各種濃度有機酸的(de)腐(fu)蝕(shi)，以(yi)及耐氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)和海水的(de)點蝕(shi)等(deng)(deng)。

 根據Ni-Cr-Mo三元合金相圖，此合金僅在≥1150℃時才具有均勻的單相固溶體組織。而當溫度低于1150℃,特別是在700~1050℃時，此合金中便有大量碳化物（M₆C、M₂C、M₂₃C₆)和金屬間相（o、μ、P)等析出，不僅導致合金的耐蝕性下降，而且還會產生嚴重的脆化傾向。

二(er)、耐(nai)腐蝕性能(neng)

 1. 在海(hai)水中(zhong)

 0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金浸入海水中，經10年的試驗結果表明，其(qi)腐蝕(shi)速率≤0.025mm/a,而(er)且沒有點蝕(shi)產生。

 2. 在(zai)硫酸中

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在室溫下各種濃度的H₂SO₄中，其耐蝕性良好（≤0.025mm/a),而且充人空氣對其耐蝕性無影響。圖3-5-7系0Cr16Ni60Mo16W4合金在H₂SO₄中試驗的結果。顯然，在70℃以下的任何濃度H₂SO₄中，0Cr1Ni60Mo16W4合金均耐蝕。在發煙硫酸中的試驗表明，0Cr16Ni60Mo16W4在一些條件下也耐蝕，見表3-5-7。

 3. 在鹽(yan)酸中

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金耐鹽酸腐蝕的性能雖然低于鎳鉬合金，但在各種濃度室溫鹽酸中，腐蝕速率不高于0.10mm/a;在65℃的鹽酸中，腐蝕速率也≤0.5mm/a; 當鹽酸中充入空氣時，耐蝕性只在室溫以上的鹽酸中才稍有降低。此合金對氧的敏感性遠遠低于鎳鉬合金，當酸中有FeCl₃、CaCl₂等氧化性鹽時，此合金的耐全面腐蝕性能稍有降低。圖3-5-8系0Cr16Ni60Mo16W4 合金在鹽酸中進行腐蝕試驗的結果。在不同氣氛下的鹽酸中，0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蝕情況見表3-5-8。

 4. 在氫氟(fu)酸中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)在HF酸中，隨(sui)(sui)溫度升(sheng)高(gao)(gao)，其耐蝕(shi)性(xing)下降。HF酸的(de)恒沸點濃度約為36%,沸點為112℃.更高(gao)(gao)濃度的(de)HF酸只有通(tong)過無(wu)水(shui)HF溶于水(shui)才(cai)能獲得。表(biao)3-5-9系(xi)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)在不同濃度、溫度和不同試驗(yan)條件下的(de)結果(guo)。在室溫HF酸中，此合(he)金(jin)的(de)腐蝕(shi)速率(lv)不超過0.25mm/a,隨(sui)(sui)溫度升(sheng)高(gao)(gao)和充入空氣(qi)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)的(de)腐蝕(shi)速率(lv)會有所增(zeng)加。

  5. 在磷酸(suan)中

  磷酸的腐蝕性與磷酸的制取方法關系密切。一般濕法磷酸較普通磷酸具有更大的腐蝕性。這是因為濕法磷酸含有游離的F^-、Cl^-離子和SO₂^-4。圖3-5-9和表3-5-10系0Cr16Ni60Mo16W4合金在各種H3PO4中的試驗結果。由圖表可知，除高溫H₃PO₄外，0Cr16Ni60Mo16W4合金在許多條件下耐蝕性是良好的。試驗還表明，即使在沸騰溫度下的55%H3PO4+0.8%HF的條件下，0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蝕速率也不超過0.75mm/a。表3-5-11系在含HF的磷酸和濕法磷酸中的試驗結果。顯然，0Cr16Ni60Mo16W4合金在這些條件下具有相當好的耐蝕性。特別是在濕法磷酸生產過程中，耐蝕性極佳。

  6. 在(zai)亞硫酸中

  亞硫酸的氧化性要高于H₂SO₄.因此，Cr≥15%的0Cr16Ni60Mo16W4合金在該介質中，在任何濃度和溫度下都是耐蝕的。

  7. 在(zai)硝酸中

  雖然0Cr16Ni60Mo16W4合金能夠耐室溫下所有濃度的HNO₃或較高溫度下、低濃度的HNO₃,但是，由于許多不銹鋼可耐此種酸的腐蝕而且價格遠比0Cr16Ni60Mo16W4低廉，因此，在耐HNO₃ 材料中一般不選用0Cr16Ni60Mo16W4(除非在耐HNO3的同時，還要求耐一般不銹鋼和低牌號的合金無法解決的腐蝕介質）。

 8. 在含硝酸(suan)的混酸(suan)中

 HNO₃+HF酸是冶金廠酸洗工藝和核燃料處理工藝中經常遇到的介質。Ni-Cr-Mo合金，包括0Cr16Ni60Mo16W4的耐蝕性隨溫度和介質濃度，特別是混酸中HNO₃濃度的增加而提高。表3-5-12系一些試驗結果。HNO₃+HCl酸的腐蝕性很強，特別是王水（HCl ：HNO₃=3 ：1),當高于室溫時，任何一種Ni-Cr-Mo合金都無法耐蝕，見表3-5-13。

 9. 在(zai)鉻(ge)酸(suan)中

 鉻酸雖然是強氧化性酸，但其離子化傾向(xiang)并不大。因此，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在中等溫(wen)度的(de)任(ren)何(he)濃(nong)度下是耐蝕性的(de)。表(biao)3-5-14 列出了(le)一些試驗結果(guo)。

 10. 在(zai)一些(xie)有(you)機酸(suan)及其混(hun)合物中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)在(zai)甲酸、醋酸等有機酸及其混合物中的耐(nai)(nai)蝕性見表 3-5-15 ~ 表3-5-20 。顯然，在(zai)所試驗的條件下 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)具有非常好(hao)和(he)比較好(hao)的耐(nai)(nai)腐(fu)蝕性能。

 11. 在鹵素氣體(ti)中

  除氟氣外，0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)耐(nai)(nai)(nai)干的(de)氯(lv)、溴、碘的(de)腐蝕。當有(you)水(shui)分存在時，例如在濕(shi)氯(lv)中(zhong)(zhong)，僅(jin)能用(yong)于≤40℃.在濕(shi)氯(lv)中(zhong)(zhong)的(de)試驗結(jie)果見(jian)表3-5-21.顯然，在大多數情況下(xia)，Ni-Cr-Mo(W)合金(jin)具有(you)非常(chang)優異的(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕性(xing)。因(yin)而(er)，耐(nai)(nai)(nai)干、濕(shi)氯(lv)氣的(de)腐蝕是(shi)高鉬含量的(de)Ni-Cr-Mo(W)耐(nai)(nai)(nai)蝕合金(jin)的(de)一個(ge)重要特性(xing)。表3-5-22是(shi)在含氯(lv)氣的(de)水(shui)溶液中(zhong)(zhong)Ni-Cr-Mo合金(jin)耐(nai)(nai)(nai)蝕性(xing)的(de)試驗結(jie)果。

 12. 在HF氣體中(zhong)

  0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)耐高溫 HF氣腐蝕的性能優(you)良，它可允許在(zai)≤750℃的HF氣中使用，而且氧的存在(zai)對0Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)并(bing)無明顯影(ying)響。國內一些(xie)試(shi)驗結果見圖3-5-11和圖3-5-12。

 13. 晶間腐蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)經過600~1150℃敏(min)化(hua)處理或焊接，在(zai)一(yi)些介(jie)質，例如鹽酸、鉻(ge)酸、碳酸中會產生(sheng)(sheng)晶間腐蝕(shi)。圖(tu)3-5-13系在(zai)10%沸騰鹽酸中的(de)試驗結果(guo)。由圖(tu)可知，此(ci)合金(jin)敏(min)化(hua)區范圍(wei)較寬。在(zai)此(ci)區域(yu)內加(jia)熱，Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)不(bu)僅產生(sheng)(sheng)晶間腐蝕(shi)，耐(nai)蝕(shi)性(xing)下(xia)降，而且還(huan)伴隨著嚴重的(de)脆化(hua)傾向。試驗表明，隨腐蝕(shi)介(jie)質的(de)不(bu)同，此(ci)合金(jin)的(de)敏(min)化(hua)溫度亦異。

 研究表明，0Cr16Ni60Mo16W4合金產生晶間腐蝕的原因是由于合金在600~1150℃加熱時，有大量碳化物（M₆C、M₂C、M₂₃C₆)和金屬間相（o、Ni7Mo6、μ、P相）沉淀。這些析出相中有的富鉻，有的高鉻，有的既高鉬、又富鉻，它們沿晶界沉淀，導致其周圍鉻、鉬元素貧化。在一些介質作用下，由于貧化區受到優先腐蝕而產生晶間腐蝕。當然，在一些氧化性介質中，0Cr16Ni60Mo16W4合金中碳化物和富鉬相本身的選擇性溶解也是一個原因。

 為了防止0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)的晶間腐蝕，采(cai)取(qu)的措施有選用(yong)適宜的熱處理（見本節熱處理工藝）和用(yong)低碳、低硅(gui)的第(di)二代合金(jin)00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低碳、低硅(gui)、降(jiang)鐵(tie)、加鈦和不含(han)鎢的第(di)三代合金(jin)000Cr16Ni63Mo16Ti (Hastelloy C-4)。

 14. 點蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4和其他高鉻、高鉬的Ni-Cr-Mo型耐蝕合金是最耐點蝕的一類合金。無論是在NaCl、FeCl₃等介質中，還是在易產生點蝕的其他介質中，0Cr16Ni60Mo16W4均具有很好的性能。

三、力學性能(neng)

  表(biao) 3-5-23系 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的室溫(wen)(wen)和高溫(wen)(wen)瞬時力學性能(neng)。

四、物(wu)理性能(neng)

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的物(wu)理常數見表 3-5-24。

五(wu)、焊(han)接性(xing)能(neng)

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金焊(han)接性能(neng)良(liang)好(hao)，它可采用(yong)(yong)各種通用(yong)(yong)焊(han)接方(fang)法，例如TIG、MIG、電弧焊(han)、電阻焊(han)等焊(han)接而無特殊困難(nan)。焊(han)接時所用(yong)(yong)填絲和焊(han)芯一般與母材相同(tong)。

六、冷熱加工(gong)及(ji)成型性能

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)(jin)冷加(jia)工并無特殊困難(nan)。但是(shi)，其(qi)熱(re)(re)(re)加(jia)工則(ze)是(shi)鎳基耐蝕合(he)金(jin)(jin)中較困難(nan)的(de)(de)一種。這并不(bu)是(shi)由(you)于其(qi)熱(re)(re)(re)塑性(xing)(xing)低(di)，而是(shi)由(you)于變(bian)形(xing)抗力大，加(jia)工工藝控制(zhi)要求嚴(yan)格(ge)所(suo)致。圖3-5-14和圖3-5-15系國(guo)內(nei)對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)(re)(re)塑性(xing)(xing)進行(xing)試驗所(suo)取得的(de)(de)結果(guo)。顯(xian)然(ran)，電渣重(zhong)熔冶煉可明顯(xian)提高此(ci)合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)(re)(re)塑性(xing)(xing)。合(he)金(jin)(jin)鍛態的(de)(de)熱(re)(re)(re)塑性(xing)(xing)高于鑄態。合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)(re)(re)加(jia)工及熱(re)(re)(re)成型溫度以1000~1200℃為宜。

七、熱(re)處理工藝

 適宜(yi)的熱處理是使0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)獲得良(liang)好的耐蝕(shi)性(xing)(xing)，特別(bie)是耐晶(jing)間腐蝕(shi)性(xing)(xing)能不(bu)可(ke)缺少(shao)的環節(jie)。試驗表(biao)明(ming)，為了(le)使0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)具有良(liang)好的耐蝕(shi)性(xing)(xing)和塑、韌性(xing)(xing)，在約(yue)1218℃加熱后急(ji)冷是需要的，這既包(bao)(bao)括(kuo)焊后，也包(bao)(bao)括(kuo)熱成(cheng)型后。但對于鑄(zhu)件，則建議在1177℃加熱后急(ji)冷或空冷。

八、應用

  0Cr16Ni60Mo16W4合金可制成板、棒、帶、絲材，焊管和鑄件。由于高溫變形抗力大，一般不生產無縫管材。此合金由于在各種氯化物，如濕氯、氧化性氯化物（FeCl₃,CuCl₂等）、氯化物鹽（NaCl、CaCl₂、MgCl₂等），以及含各種氧化性鹽的硫酸、亞硫酸、磷酸，各種有機酸、高溫氟化氫等介質中的良好的耐全面腐蝕和局部腐蝕性能，因此可制造耐這些介質腐蝕的各種容器、管道、閥門、塔、槽等。