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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金 系20世(shi)紀30年代問世(shi)的Hastelloy C系列中第(di)一(yi)個Ni-Cr-Mo(W)型耐(nai)蝕合金。

一、化學成分和組織特點(dian)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金的(de)化學成分(fen)見下表

  此合金主(zhu)要耐(nai)濕氯(lv)、各(ge)種氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)(xing)氯(lv)化(hua)(hua)物(wu)（如氯(lv)化(hua)(hua)鐵、氯(lv)化(hua)(hua)銅、氧(yang)化(hua)(hua)汞(gong)等(deng)）、氯(lv)化(hua)(hua)鹽溶液（如氯(lv)化(hua)(hua)鈣、氯(lv)化(hua)(hua)鎂、氯(lv)化(hua)(hua)鉛等(deng)）、硫酸(suan)與氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)(xing)鹽的(de)混(hun)合物(wu)、亞硫酸(suan)、沸(fei)騰溫度的(de)各(ge)種濃(nong)度有機酸(suan)的(de)腐蝕(shi)，以(yi)及耐(nai)氯(lv)化(hua)(hua)物(wu)和海水的(de)點蝕(shi)等(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、耐(nai)腐(fu)蝕性能

 1. 在海(hai)水中

 0Cr16Ni60Mo16W4合金浸(jin)入海水中(zhong)，經(jing)10年(nian)的試(shi)驗(yan)結(jie)果表(biao)明(ming)，其腐蝕速率≤0.025mm/a,而且沒有點蝕產生。

 2. 在硫酸中

（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. 在鹽酸(suan)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(zai)氫(qing)氟酸中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)(he)金在HF酸中(zhong)，隨(sui)溫度(du)升高(gao)，其耐蝕(shi)性下降。HF酸的(de)恒沸(fei)點(dian)濃度(du)約為(wei)36%,沸(fei)點(dian)為(wei)112℃.更高(gao)濃度(du)的(de)HF酸只有通過(guo)(guo)無水(shui)(shui)HF溶于水(shui)(shui)才能獲得。表3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金在不同濃度(du)、溫度(du)和不同試驗條件下的(de)結果(guo)。在室溫HF酸中(zhong)，此(ci)合(he)(he)金的(de)腐蝕(shi)速率(lv)(lv)不超過(guo)(guo)0.25mm/a,隨(sui)溫度(du)升高(gao)和充入空氣0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金的(de)腐蝕(shi)速率(lv)(lv)會有所增加。

  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. 在亞硫酸中(zhong)

  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. 在硝(xiao)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(han)硝酸的混(hun)酸中

 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. 在鉻酸中

 鉻酸雖然是強氧化(hua)性(xing)酸，但其離子(zi)化(hua)傾向(xiang)并不大。因此，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在中(zhong)等(deng)溫度的(de)任何濃度下是耐蝕(shi)性(xing)的(de)。表3-5-14 列出了一些試(shi)驗結(jie)果。

 10. 在一(yi)些有機酸及其(qi)混(hun)合物中(zhong)

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)在甲酸、醋(cu)酸等有(you)機(ji)酸及其混合物中的耐蝕性(xing)見表 3-5-15 ~ 表3-5-20 。顯(xian)然，在所(suo)試驗的條件下 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)具有(you)非常(chang)好(hao)和比(bi)較好(hao)的耐腐蝕性(xing)能。

 11. 在鹵素氣體(ti)中

  除(chu)氟氣(qi)外，0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金耐干(gan)的氯、溴、碘的腐蝕(shi)。當有水(shui)分存在(zai)時，例如在(zai)濕氯中(zhong)(zhong)，僅能用于≤40℃.在(zai)濕氯中(zhong)(zhong)的試驗結果見表3-5-21.顯然，在(zai)大多數(shu)情況下，Ni-Cr-Mo(W)合(he)金具(ju)有非常(chang)優異(yi)的耐蝕(shi)性(xing)。因而，耐干(gan)、濕氯氣(qi)的腐蝕(shi)是(shi)高(gao)鉬(mu)含量的Ni-Cr-Mo(W)耐蝕(shi)合(he)金的一個重要特性(xing)。表3-5-22是(shi)在(zai)含氯氣(qi)的水(shui)溶液中(zhong)(zhong)Ni-Cr-Mo合(he)金耐蝕(shi)性(xing)的試驗結果。

 12. 在HF氣體中

  0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)耐高溫 HF氣腐蝕(shi)的(de)性(xing)能優良，它可(ke)允許(xu)在(zai)≤750℃的(de)HF氣中使用，而(er)且氧的(de)存在(zai)對0Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)并(bing)無明顯影(ying)響。國內一些(xie)試驗結(jie)果見圖(tu)3-5-11和圖(tu)3-5-12。

 13. 晶間腐蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4 合金經過(guo)600~1150℃敏化(hua)處理(li)或(huo)焊接，在(zai)一些介(jie)質(zhi)，例如鹽(yan)酸(suan)、鉻酸(suan)、碳酸(suan)中(zhong)會產生晶間腐蝕(shi)。圖3-5-13系在(zai)10%沸騰鹽(yan)酸(suan)中(zhong)的試(shi)驗(yan)結果。由圖可知，此合金敏化(hua)區(qu)范圍較寬(kuan)。在(zai)此區(qu)域內加熱(re)，Cr16Ni60Mo16W4合金不僅產生晶間腐蝕(shi)，耐蝕(shi)性下(xia)降，而且還伴(ban)隨著嚴重(zhong)的脆化(hua)傾(qing)向。試(shi)驗(yan)表(biao)明，隨腐蝕(shi)介(jie)質(zhi)的不同，此合金的敏化(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合金的(de)晶間腐蝕，采取的(de)措施有選用適宜的(de)熱處理（見本節熱處理工(gong)藝）和用低(di)碳、低(di)硅的(de)第二代合金00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低(di)碳、低(di)硅、降鐵、加鈦和不(bu)含鎢(wu)的(de)第三代合金000Cr16Ni63Mo16Ti (Hastelloy C-4)。

 14. 點蝕(shi)

 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

  表 3-5-23系 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金的室溫和高溫瞬(shun)時力學(xue)性能。

四、物(wu)理性能

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金的(de)物(wu)理(li)常數見表 3-5-24。

五(wu)、焊(han)接性能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊(han)接(jie)(jie)性(xing)能良(liang)好，它可采用(yong)各種通用(yong)焊(han)接(jie)(jie)方法(fa)，例如TIG、MIG、電(dian)弧焊(han)、電(dian)阻(zu)焊(han)等(deng)焊(han)接(jie)(jie)而無(wu)特殊困難。焊(han)接(jie)(jie)時所用(yong)填絲和焊(han)芯(xin)一般與母材相(xiang)同。

六、冷(leng)熱加(jia)工(gong)及成型性能

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)冷加(jia)工(gong)(gong)并無特殊困(kun)難(nan)。但(dan)是(shi)，其熱(re)(re)加(jia)工(gong)(gong)則(ze)是(shi)鎳基(ji)耐(nai)蝕合金(jin)中較困(kun)難(nan)的(de)一種。這并不是(shi)由于(yu)其熱(re)(re)塑(su)性(xing)低(di)，而(er)是(shi)由于(yu)變(bian)形(xing)抗力大，加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝控制要求嚴格所(suo)致。圖3-5-14和圖3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)的(de)熱(re)(re)塑(su)性(xing)進行試驗所(suo)取(qu)得的(de)結果。顯(xian)然，電渣重熔冶(ye)煉可明顯(xian)提高此(ci)合金(jin)的(de)熱(re)(re)塑(su)性(xing)。合金(jin)鍛態(tai)的(de)熱(re)(re)塑(su)性(xing)高于(yu)鑄態(tai)。合金(jin)的(de)熱(re)(re)加(jia)工(gong)(gong)及熱(re)(re)成型溫度以1000~1200℃為宜。

七、熱處理工藝(yi)

 適宜的熱(re)處理是(shi)使(shi)0Cr16Ni60Mo16W4合金獲得良好(hao)的耐蝕(shi)性(xing)，特(te)別是(shi)耐晶間腐蝕(shi)性(xing)能不可缺(que)少(shao)的環(huan)節。試驗表明(ming)，為(wei)了使(shi)0Cr16Ni60Mo16W4合金具有良好(hao)的耐蝕(shi)性(xing)和塑(su)、韌性(xing)，在約1218℃加(jia)熱(re)后(hou)急冷(leng)是(shi)需要(yao)的，這(zhe)既(ji)包括焊后(hou)，也(ye)包括熱(re)成型(xing)后(hou)。但對于鑄件，則(ze)建議在1177℃加(jia)熱(re)后(hou)急冷(leng)或空冷(leng)。

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。