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哈氏合金|Hastelloy

哈氏(shi)合(he)(he)金(jin)(jin)是一(yi)種鎳基(ji)耐腐蝕合(he)(he)金(jin)(jin),主要分成(cheng)鎳-鉻(ge)合(he)(he)金(jin)(jin)與鎳鉻(ge)鉬合(he)(he)金(jin)(jin)兩大類。哈氏(shi)合(he)(he)金(jin)(jin)具有良好的抗腐蝕性和熱(re)穩定(ding)性,多(duo)用(yong)于航空事業,化學領域等。哈氏(shi)合(he)(he)金(jin)(jin)(Hastelloy alloy)就(jiu)是美國哈氏(shi)合(he)(he)金(jin)(jin)國際公司所生產(chan)的鎳基(ji)耐蝕合(he)(he)金(jin)(jin)的商(shang)業牌(pai)號的統稱。

產品分類 / 用途

00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合(he)金與(yu)前述鎳鉬耐(nai)蝕(shi)合金(jin)不同,是一種(zhong)有優良耐(nai)蝕(shi)性且(qie)高(gao)溫高(gao)強(qiang)度(du)、低(di)熱膨脹的沉(chen)淀硬化型(xing)耐(nai)蝕(shi)、耐(nai)熱合金(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、化學成分和組織特(te)點


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合金(jin)的(de)化(hua)(hua)學(xue)成(cheng)分見表3-4-49。從化(hua)(hua)學(xue)成(cheng)分中(zhong)可看出,此合金(jin)與前述(shu)00Mo24Ni60Cr8Fe6 (Hastelloy B10)合金(jin)相較除鎳、鉬、鉻近似(si)外,不(bu)僅含鐵量低而且還(huan)含有鈷等(deng)元素(su)。


                                                                    (00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 化學成(cheng)分
            合金(jin)名稱(cheng)   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(he)(he)金固(gu)溶態與(yu)鎳鉬(mu)型耐蝕(shi)合(he)(he)金相同,但時效后會(hui)有Ni2(Mo,Cr)型金屬間相在(zai)基體上沉淀(dian)。由于此金屬間相非常細小,只(zhi)有用(yong)電子顯微(wei)鏡才能觀察到(見圖3-4-41中黑色(se)突出的(de)(de)質點),此相是此合(he)(he)金的(de)(de)強化相。


圖 4-41.jpg


二、耐腐(fu)蝕性能


  1. 在酸(suan)溶(rong)液(ye)中


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)在各種酸溶液中(zhong)的試驗結果見表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. 在高溫(wen)氟化氫氣和氯化物(wu)熔鹽中的耐(nai)蝕性


  由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金(jin)的(de)(de)高(gao)鉬(mu)量(liang)并含有8%Cr,因而在(zai)(zai)高(gao)溫HF氣中和(he)高(gao)溫氟(fu)化物熔鹽(KCl-KF-NaF)中的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性較(jiao)(jiao)其他一些耐(nai)蝕(shi)合(he)金(jin)為(wei)優。在(zai)(zai)10℃,70%HF 氣中試驗136h后的(de)(de)結果見表3-4-52。可以看出,0Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金(jin)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性優于含~15%Cr的(de)(de)簡單的(de)(de)鎳(nie)鉻(ge)耐(nai)蝕(shi)合(he)金(jin)Inconel 600 (0Cr15Ni75Fe),也優于高(gao)鉻(ge)量(liang)而鉬(mu)量(liang)較(jiao)(jiao)低的(de)(de)鎳(nie)鉻(ge)鉬(mu)型合(he)金(jin) Inconel 625和(he) Hastelloy C-22。


表 4-52.jpg


  3. 高溫抗氮化(hua)性(xing)


  表3-4-53列出了在(zai)980℃(流動(dong)的氨(an)中(zhong))試(shi)(shi)驗168小時后的合金(jin)的表面(mian)氮化情況。可以看出,在(zai)所試(shi)(shi)驗的合金(jin)中(zhong),00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)的抗(kang)氮化性是最好的,這(zhe)主要是由于242合金(jin)中(zhong)的鎳基和低鉻量。


表 4-53.jpg


  4. 高溫抗氧化性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金在≤815℃下(xia)具有良(liang)好的抗氧化性,因此在連續或斷續工作條件下(xia)不需要采取任何表面防(fang)護(hu)措施。


  采(cai)用圖3-4-44 的金相法來評定的高(gao)溫抗氧化(hua)性并得(de)到表3-4-54 的結果。可以看出,在所(suo)試驗條件(jian)下(xia),00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的抗氧化(hua)性要遠比 Hastelloy B合金為優,顯然(ran)這主要是與242合金含有8%Cr且(qie)鉬量較低有關。


圖 4-44.jpg


表 4-54.jpg



三、力(li)學(xue)性能


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金的(de)(de)棒材(cai)(和環件)、熱軋板(ban)、冷軋板(ban)材(cai)固(gu)(gu)(gu)溶(rong)+650℃時(shi)效(xiao)48小時(shi)的(de)(de)拉伸(shen)性(xing)能(neng)見表(biao)3-4-55~表(biao)3-4-57。表(biao)3-4-58則(ze)系此(ci)(ci)合(he)金冷軋板(ban)固(gu)(gu)(gu)溶(rong)態(tai)(tai)、固(gu)(gu)(gu)溶(rong)十冷加(jia)工、固(gu)(gu)(gu)溶(rong)十冷加(jia)工十時(shi)效(xiao)態(tai)(tai)的(de)(de)拉伸(shen)性(xing)能(neng)。而圖3-4-45 則(ze)系此(ci)(ci)合(he)金的(de)(de)瞬時(shi)高溫強度與 Hastelloy B和 Hastelloy C-2000 合(he)金的(de)(de)對比試驗結(jie)果(guo)。


表 4-55.jpg


表 4-58.jpg


  表(biao)3-4-59指出了00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)(he)金經(jing)650℃長(chang)期加熱后的抗拉(la)性(xing)能和沖(chong)擊性(xing)能,可以看出,隨650℃加熱時(shi)間的增長(chang),合(he)(he)金的強(qiang)度提高,塑性(xing)有(you)所(suo)降低,而韌(ren)性(xing)下降最為明顯,經(jing)650℃ 8000h加熱后,韌(ren)性(xing)的損失(shi)達60%。


表 4-59.jpg


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的高(gao)溫持(chi)久性能見(jian)圖3-4-46。可以看(kan)出,在所試驗的條件(jian)下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的高(gao)溫持(chi)久強度(du)低(di)于高(gao)溫(熱(re)強)合金Inconel 718 (0Cr20Ni53Mo3Nb5AlTi),但高(gao)于所試驗的 Hastelloy B等合金。




  研究表明,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金時效態的(de)強(qiang)度約為固溶態的(de)兩倍(bei),按此(ci)時效態的(de)高溫強(qiang)度性能(neng)此(ci)合(he)金可用到≤705℃。


四(si)、冷(leng)加工和成(cheng)型(xing)性(xing)


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金固溶(rong)態與 Hastelloy B10相似,具有良好的冷、熱加(jia)(jia)(jia)工(gong)和成型(xing)性(xing)。熱加(jia)(jia)(jia)工(gong)溫(wen)度(du)(du)(du)可在(zai)980~1230℃間的較高溫(wen)度(du)(du)(du)下進(jin)行(xing)。但若(ruo)為了獲(huo)得(de)細(xi)晶粒結構,熱加(jia)(jia)(jia)工(gong)終止溫(wen)度(du)(du)(du)可在(zai)熱加(jia)(jia)(jia)工(gong)溫(wen)度(du)(du)(du)范圍(wei)內的下限(xian)溫(wen)度(du)(du)(du)進(jin)行(xing)。由于此合金固溶(rong)態也具有良好的冷塑性(xing),故也極易(yi)冷加(jia)(jia)(jia)工(gong)。但無(wu)論(lun)是(shi)熱加(jia)(jia)(jia)工(gong)還是(shi)冷加(jia)(jia)(jia)工(gong)材,在(zai)時(shi)效前均需先進(jin)行(xing)固溶(rong)處(chu)理。


五、熱處理工(gong)藝


  除有特殊要(yao)求外,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金(jin)均需進行最終熱(re)處理(li)(li)。熱(re)處理(li)(li)工藝為925~1120℃加熱(re)保溫(wen)(wen)后空(kong)冷(leng)或水冷(leng)(高(gao)截面尺寸者(zhe))。此合(he)金(jin)固溶處理(li)(li)后的時(shi)效溫(wen)(wen)度為650℃x24~48小時(shi)保溫(wen)(wen)后空(kong)冷(leng)。


六(liu)、焊接性能


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金(jin)具有良好的(de)焊(han)(han)接(jie)性能,合(he)(he)金(jin)在固(gu)溶(rong)狀態下可采(cai)用GTAW和GMAW工藝(yi)進行(xing)焊(han)(han)接(jie),建(jian)議采(cai)用化學成分(fen)匹配(pei)的(de)焊(han)(han)絲。由于(yu)埋弧焊(han)(han)和氧(乙(yi))炔焊(han)(han)熱輸入(ru)高(gao),不推薦用于(yu)焊(han)(han)接(jie)此合(he)(he)金(jin)。焊(han)(han)接(jie)時(shi)(shi)層間溫度要≤95℃.由于(yu)00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金(jin)一(yi)般系在固(gu)溶(rong)十時(shi)(shi)效態使(shi)用,建(jian)議焊(han)(han)后時(shi)(shi)效前要進行(xing)固(gu)溶(rong)處理,以獲得良好的(de)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭和母材(cai)整體的(de)性能。


七(qi)、物理性能(neng)


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的物(wu)理性能見表 3-4-60。


表 4-60.jpg


八、應用(yong)


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)合(he)金作為高(gao)溫(耐(nai)(nai)熱)合(he)金使用經(jing)固(gu)溶(rong)+時效處理后可用于(yu)(yu)航(hang)空和航(hang)天工業中,若(ruo)作為耐(nai)(nai)蝕合(he)金使用則為固(gu)溶(rong)處理態,其用途基(ji)本上(shang)與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6(Hastelloy B10)合(he)金相似,可用于(yu)(yu)耐(nai)(nai)氫氟(fu)酸(suan)和耐(nai)(nai)氟(fu)化物(wu)熔鹽的(de)環(huan)境(jing)中。由于(yu)(yu)此合(he)金具有的(de)高(gao)強度,已用于(yu)(yu)既耐(nai)(nai)氟(fu)化物(wu)腐(fu)蝕又要(yao)求(qiu)高(gao)強度的(de)構件(jian),效果良好(hao)。