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高溫合金|Superalloy

高溫合金(jin)是(shi)指以(yi)(yi)鐵(tie)、鎳、鈷為基,能(neng)(neng)在(zai)600℃以(yi)(yi)上的(de)高溫下抗(kang)氧(yang)(yang)化(hua)、耐腐蝕,并能(neng)(neng)在(zai)一(yi)(yi)定(ding)應(ying)力作(zuo)用(yong)下長期工作(zuo)的(de)一(yi)(yi)類(lei)金(jin)屬材(cai)料(liao),具有優異的(de)高溫強(qiang)度,良好的(de)抗(kang)氧(yang)(yang)化(hua)和抗(kang)熱腐蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng),良好的(de)疲勞性(xing)(xing)能(neng)(neng)、斷裂韌性(xing)(xing)等綜(zong)合性(xing)(xing)能(neng)(neng),又被稱為“超合金(jin),”主要應(ying)用(yong)于航(hang)空(kong)、航(hang)天、艦船、車輛、工業燃機(ji)和能(neng)(neng)源領域。

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(yi)、化(hua)學成分


   00Cr16Ni60Mo16W4 合金化學成分見下(xia)表,其特點是(shi)低碳、低硅。


                                                                            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(er)、耐蝕性能


  1. 全(quan)面腐蝕


  一般情況0Cr16Ni60Mo16W4的(de)腐(fu)蝕數據對00Cr16Ni60Mo16W4也是適(shi)用(yong)的(de)。表3-5-26和圖3-5-16~圖3-5-21列(lie)出了該合(he)金(jin)本(ben)身進行(xing)腐(fu)蝕試驗所取得的(de)結(jie)果(guo)(guo)。顯然,00Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)固(gu)溶態的(de)耐(nai)蝕特點(dian)與0Cr16Ni60Mo16W4完全一致(zhi)。因此,前述 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)的(de)耐(nai)蝕性結(jie)果(guo)(guo)仍(reng)可(ke)適(shi)用(yong)于(yu)00Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)。


表 3-5-26.jpg

圖 3-5-18.jpg

圖 3-5-20.jpg

  

  2. 局部腐蝕


  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(shi)試驗(yan)(yan)是(shi)(shi)為了迅速(su)確定(ding) Hastelloy C-276合金的(de)(de)耐蝕(shi)性是(shi)(shi)否(fou)滿足工廠實(shi)際腐(fu)蝕(shi)環境的(de)(de)需要。加速(su)腐(fu)蝕(shi)試驗(yan)(yan)所選用的(de)(de)介質一般要較實(shi)際使用條件(jian)更加苛刻。對鎳鉻鉬型耐蝕(shi)合金而言,按(an)規定(ding)要進行(xing)鹽酸彎(wan)曲試驗(yan)(yan)和硫酸鐵試驗(yan)(yan)。


   鹽酸(suan)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)試(shi)驗系10%沸騰HCI酸(suan)中試(shi)驗24小時,然后將試(shi)樣彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)180°。焊(han)接試(shi)樣則要求垂直于(yu)焊(han)縫方向彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu),且彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)中部位(wei)要位(wei)于(yu)熱影(ying)響區。彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)后的試(shi)樣在放大10倍下觀察有無(wu)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(san)、力(li)學性(xing)能


  表(biao) 3-5-29 系 00Cr16Ni60Mo16W4 合金的室溫(wen)和(he)(he)高溫(wen)瞬時力學(xue)性能。表(biao) 3-5-30 則系焊(han)接金屬的力學(xue)性能。 表(biao) 3-5-31 和(he)(he) 表(biao) 3-5-32 分別為不同(tong)熱處理條件下的低溫(wen)沖(chong)擊性能和(he)(he)室溫(wen)硬度(du)。


表 3-5-29.jpg

表 3-5-30.jpg


四(si)、物(wu)理(li)性能


  00Cr16Ni60Mo16W4 合金的(de)物理性能件(jian)下表


表 3-5-33.jpg


五、焊接性(xing)能


Hastelloy C-276合金焊(han)(han)接(jie)(jie)性(xing)能(neng)良好(hao),可以采(cai)用(yong)通用(yong)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)方法進(jin)行焊(han)(han)接(jie)(jie)無特殊困(kun)難。而TIG、MIG和手工電弧焊(han)(han)則是最(zui)常用(yong)的(de)。但當用(yong)于耐蝕用(yong)途(tu)時,不推薦選用(yong)乙炔焊(han)(han)方法。焊(han)(han)接(jie)(jie)過(guo)程中要防(fang)止熱(re)輸入過(guo)大,對于埋弧焊(han)(han)更應特別注意。


六、冷(leng)熱加工及成型性能(neng)


  0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)冷加工并無特殊困難。但是(shi)(shi),其熱(re)加工則是(shi)(shi)鎳(nie)基耐蝕合(he)(he)金(jin)中較困難的一種。這并不是(shi)(shi)由于其熱(re)塑性低,而是(shi)(shi)由于變(bian)形抗力(li)大(da),加工工藝控制(zhi)要求嚴格所致(zhi)。圖3-5-14和圖3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)的熱(re)塑性進(jin)行試驗(yan)所取(qu)得的結果。顯然,電(dian)渣重熔冶煉可明(ming)顯提高(gao)此合(he)(he)金(jin)的熱(re)塑性。合(he)(he)金(jin)鍛(duan)態的熱(re)塑性高(gao)于鑄態。合(he)(he)金(jin)的熱(re)加工及熱(re)成型溫度以1000~1200℃為(wei)宜。


七(qi)、熱處理


 在沒有特殊規定和要(yao)求的(de)情況(kuang)下(xia)(xia),Hastelloy C-276合金(jin)進(jin)行固溶處理,即(ji)在1121℃下(xia)(xia)加熱后急(ji)冷(leng)。在此種狀態下(xia)(xia),Hastelloy C-276合金(jin)才(cai)具有最佳(jia)的(de)耐蝕、力學(xue)綜合性能。


八(ba)、應(ying)用


Hastelloy C-276合(he)金在(zai)冶金廠可生產板、管、絲、帶、棒材以(yi)(yi)及鍛(duan)件和(he)鑄件。此合(he)金由于在(zai)氯(lv)化物以(yi)(yi)及含(han)各(ge)種(zhong)有(you)機(ji)酸的(de)(de)硫酸、亞(ya)硫酸、磷酸、各(ge)種(zhong)有(you)機(ji)酸、高溫氟化氫等介質中的(de)(de)良好的(de)(de)耐全面腐蝕(shi)和(he)局部腐蝕(shi)性能,因此可制造耐這些介質腐蝕(shi)的(de)(de)各(ge)種(zhong)容器、管道(dao)、閥門、塔、槽等。