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哈氏合金|Hastelloy

哈(ha)氏合(he)(he)(he)金(jin)(jin)是一種鎳(nie)基耐腐蝕(shi)合(he)(he)(he)金(jin)(jin),主要分成鎳(nie)-鉻合(he)(he)(he)金(jin)(jin)與鎳(nie)鉻鉬合(he)(he)(he)金(jin)(jin)兩(liang)大類。哈(ha)氏合(he)(he)(he)金(jin)(jin)具(ju)有(you)良好的(de)(de)抗腐蝕(shi)性和熱穩定性,多用于航空事業,化學領域等(deng)。哈(ha)氏合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(Hastelloy alloy)就是美國哈(ha)氏合(he)(he)(he)金(jin)(jin)國際(ji)公司所生產(chan)的(de)(de)鎳(nie)基耐蝕(shi)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)商(shang)業牌號的(de)(de)統稱。

產品分類 / 用途

00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合(he)金與前述鎳鉬耐(nai)蝕合(he)金(jin)不同(tong),是一種有優(you)良(liang)耐(nai)蝕性且高溫高強(qiang)度、低熱膨脹的沉淀硬化型耐(nai)蝕、耐(nai)熱合(he)金(jin)。


  此合金在時效態(這是與固溶態使用的前述各種鎳鉬合金,包括成分相近的Hastelloy B10合金最主要的差別)其室溫到650℃的強度約為固溶態 Hastelloy B和 Hastelloy C-276的2~3倍。在H2SO4、HCl、HF、H3PO4等酸中以及氟化物熔鹽中均具有良好耐蝕性。


一、化學成(cheng)分和組(zu)織特點


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合(he)金的化學成(cheng)分見表3-4-49。從(cong)化學成(cheng)分中可看出(chu),此合(he)金與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6 (Hastelloy B10)合(he)金相較(jiao)除鎳、鉬、鉻(ge)近似外,不僅含鐵量(liang)低(di)而(er)且還(huan)含有鈷等(deng)元素。


                                                                    (00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 化(hua)學(xue)成分
            合金(jin)名(ming)稱   Ni   Mo   Cr   Fe   Co Mn  Si  Al   C   B  Cu
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)
  Haynes 242 
  6524~287.0~9.0≤2.00≤2.5≤0.8≤0.8≤0.5≤0.03≤0.006≤0.5



  此合金(jin)固溶態與鎳鉬型(xing)耐(nai)蝕(shi)合金(jin)相(xiang)(xiang)同,但(dan)時效后會有Ni2(Mo,Cr)型(xing)金(jin)屬間(jian)相(xiang)(xiang)在基體上沉淀。由于(yu)此金(jin)屬間(jian)相(xiang)(xiang)非常(chang)細小,只(zhi)有用電(dian)子顯(xian)微鏡才能觀察到(見圖3-4-41中黑色(se)突出的質點),此相(xiang)(xiang)是此合金(jin)的強(qiang)化相(xiang)(xiang)。


圖 4-41.jpg


二、耐腐蝕性能


  1. 在(zai)酸溶液(ye)中


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在各(ge)種酸溶液中的(de)試驗結果見表3-4-50和表3-4-51 以及圖3-4-42和圖 3-4-43。


表 4-50.jpg

表 4-51.jpg


  2. 在高(gao)溫氟化氫氣(qi)和氯(lv)化物熔鹽中的(de)耐蝕性


  由于(yu)00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金的(de)高(gao)(gao)鉬(mu)量(liang)并(bing)含(han)有8%Cr,因而(er)在高(gao)(gao)溫HF氣中(zhong)和高(gao)(gao)溫氟化物熔鹽(yan)(KCl-KF-NaF)中(zhong)的(de)耐蝕性較其他一些耐蝕合(he)金為優。在10℃,70%HF 氣中(zhong)試驗(yan)136h后的(de)結果(guo)見(jian)表3-4-52。可以看出,0Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金的(de)耐蝕性優于(yu)含(han)~15%Cr的(de)簡單的(de)鎳鉻耐蝕合(he)金Inconel 600 (0Cr15Ni75Fe),也優于(yu)高(gao)(gao)鉻量(liang)而(er)鉬(mu)量(liang)較低的(de)鎳鉻鉬(mu)型合(he)金 Inconel 625和 Hastelloy C-22。


表 4-52.jpg


  3. 高溫抗(kang)氮化性


  表3-4-53列出(chu)了在980℃(流動的(de)(de)(de)(de)氨中(zhong))試(shi)驗168小(xiao)時后(hou)的(de)(de)(de)(de)合金的(de)(de)(de)(de)表面(mian)氮化(hua)情況。可以看出(chu),在所試(shi)驗的(de)(de)(de)(de)合金中(zhong),00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的(de)(de)(de)(de)抗氮化(hua)性是最好(hao)的(de)(de)(de)(de),這主要是由于242合金中(zhong)的(de)(de)(de)(de)鎳基和低鉻(ge)量。


表 4-53.jpg


  4. 高溫抗氧(yang)化性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在≤815℃下具有良好的抗(kang)氧化性,因此在連續(xu)或斷續(xu)工作條件(jian)下不需要采取任(ren)何表面防(fang)護措施(shi)。


  采(cai)用圖3-4-44 的金(jin)相法來評定(ding)的高溫抗氧化性(xing)并得到表3-4-54 的結(jie)果。可以(yi)看(kan)出,在(zai)所試驗條件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)的抗氧化性(xing)要遠比 Hastelloy B合金(jin)為優,顯然這主(zhu)要是(shi)與242合金(jin)含有(you)8%Cr且鉬量較(jiao)低有(you)關。


圖 4-44.jpg


表 4-54.jpg



三、力學性能


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金(jin)(jin)的棒材(和環件(jian))、熱軋(ya)板、冷(leng)軋(ya)板材固(gu)(gu)溶+650℃時(shi)效48小時(shi)的拉伸性(xing)能(neng)見表3-4-55~表3-4-57。表3-4-58則系(xi)(xi)此(ci)合(he)金(jin)(jin)冷(leng)軋(ya)板固(gu)(gu)溶態(tai)、固(gu)(gu)溶十冷(leng)加(jia)工、固(gu)(gu)溶十冷(leng)加(jia)工十時(shi)效態(tai)的拉伸性(xing)能(neng)。而圖3-4-45 則系(xi)(xi)此(ci)合(he)金(jin)(jin)的瞬(shun)時(shi)高(gao)溫強(qiang)度(du)與 Hastelloy B和 Hastelloy C-2000 合(he)金(jin)(jin)的對比試驗結(jie)果。


表 4-55.jpg


表 4-58.jpg


  表(biao)3-4-59指出了00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)經(jing)650℃長期加熱(re)(re)后的(de)抗拉性(xing)能和沖擊性(xing)能,可以看出,隨650℃加熱(re)(re)時間的(de)增長,合金(jin)的(de)強度提高,塑性(xing)有所(suo)降(jiang)(jiang)低(di),而韌(ren)性(xing)下降(jiang)(jiang)最為明顯,經(jing)650℃ 8000h加熱(re)(re)后,韌(ren)性(xing)的(de)損(sun)失達60%。


表 4-59.jpg


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)(jin)的高溫(wen)(wen)持久性能(neng)見圖3-4-46。可以看(kan)出,在所試驗的條件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金(jin)(jin)的高溫(wen)(wen)持久強度低于高溫(wen)(wen)(熱強)合金(jin)(jin)Inconel 718 (0Cr20Ni53Mo3Nb5AlTi),但高于所試驗的 Hastelloy B等(deng)合金(jin)(jin)。




  研究(jiu)表(biao)明,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金時(shi)效態(tai)的(de)強度約為固溶(rong)態(tai)的(de)兩倍(bei),按(an)此(ci)時(shi)效態(tai)的(de)高溫(wen)強度性能(neng)此(ci)合金可用到≤705℃。


四、冷加工和成型性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金固溶(rong)態(tai)與 Hastelloy B10相似,具(ju)有(you)良好(hao)的(de)冷、熱(re)(re)(re)加(jia)工和成型性。熱(re)(re)(re)加(jia)工溫(wen)度可(ke)(ke)在(zai)980~1230℃間的(de)較高溫(wen)度下(xia)進(jin)行。但若為(wei)了獲得(de)細(xi)晶粒(li)結(jie)構(gou),熱(re)(re)(re)加(jia)工終止(zhi)溫(wen)度可(ke)(ke)在(zai)熱(re)(re)(re)加(jia)工溫(wen)度范(fan)圍內的(de)下(xia)限溫(wen)度進(jin)行。由(you)于此合(he)金固溶(rong)態(tai)也具(ju)有(you)良好(hao)的(de)冷塑性,故也極易冷加(jia)工。但無論是(shi)熱(re)(re)(re)加(jia)工還是(shi)冷加(jia)工材,在(zai)時效前(qian)均需(xu)先進(jin)行固溶(rong)處理。


五、熱(re)處理工藝(yi)


  除有特殊(shu)要求外,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金均需進行(xing)最終熱(re)處理。熱(re)處理工藝(yi)為925~1120℃加熱(re)保(bao)(bao)溫后(hou)空冷或水(shui)冷(高截面尺(chi)寸(cun)者)。此合金固溶處理后(hou)的時(shi)效溫度為650℃x24~48小時(shi)保(bao)(bao)溫后(hou)空冷。


六、焊接性能(neng)


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金具(ju)有良好(hao)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)性能,合金在(zai)固(gu)溶(rong)狀態下可采(cai)用GTAW和GMAW工藝進(jin)行焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie),建議采(cai)用化學成分匹配的(de)焊(han)(han)絲。由于(yu)埋弧焊(han)(han)和氧(yang)(乙)炔焊(han)(han)熱輸入(ru)高,不推薦用于(yu)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)此合金。焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)(shi)層間溫度要≤95℃.由于(yu)00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金一般系在(zai)固(gu)溶(rong)十時(shi)(shi)效態使用,建議焊(han)(han)后時(shi)(shi)效前要進(jin)行固(gu)溶(rong)處理,以獲(huo)得良好(hao)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭和母(mu)材整體的(de)性能。


七、物理性能


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的物理(li)性能見表(biao) 3-4-60。


表 4-60.jpg


八、應用


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)合(he)金(jin)(jin)作為(wei)高(gao)溫(wen)(耐熱(re))合(he)金(jin)(jin)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)經固溶(rong)+時效處理后(hou)可用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)航空和航天(tian)工(gong)業中(zhong),若作為(wei)耐蝕合(he)金(jin)(jin)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)則(ze)為(wei)固溶(rong)處理態,其用(yong)(yong)(yong)(yong)途基本上與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6(Hastelloy B10)合(he)金(jin)(jin)相似,可用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)耐氫氟(fu)酸和耐氟(fu)化物(wu)熔鹽的環境中(zhong)。由于(yu)此合(he)金(jin)(jin)具有的高(gao)強度,已用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)既耐氟(fu)化物(wu)腐(fu)蝕又要求高(gao)強度的構(gou)件,效果良(liang)好。