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NS 142 (Incoloy 825)

 （0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti ）、NS 142、Incoloy 825合金 是一種用鈦穩定化的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu耐蝕合金。國外稱作 Incoloy 825,也稱作 Ni-O-nel 825或 Ni-O-nel合金。中國國標牌號為GB NS 142。此合金具有良好的耐全面腐蝕和局部腐蝕性能且工藝性能良好，因此，在化學、能源、石油化工、濕法冶金工業中得到了廣泛應用。

一、化學成(cheng)分和組織特點

 合金(jin)的化學成分(fen)(fen)列于表2-4-66。合金(jin)成分(fen)(fen)中的鎳當量和(he)鉻當量的平(ping)衡關系，決定了此合金(jin)在(zai)固溶條件下為純奧氏(shi)體組織(zhi)。但在(zai)中溫(wen)時效時，會在(zai)奧氏(shi)體基體和(he)晶間上析出碳化物和(he)金(jin)屬間化合物，這些沉淀相會危害合金(jin)的力學性(xing)(xing)能(neng)和(he)耐蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)。

二、耐腐蝕性(xing)能

  1. 全面腐蝕

    ①. 大氣(qi) 

        此合金(jin)耐鄉村、工業(ye)和海(hai)洋(yang)環(huan)境的(de)(de)大(da)(da)氣腐蝕(shi)，但在含氯化物高的(de)(de)大(da)(da)氣中(zhong)，尤其(qi)是在潮濕(shi)的(de)(de)大(da)(da)氣中(zhong)，此合金(jin)會產生很淺的(de)(de)點蝕(shi)，見表2-4-67。

   ②. 淡(dan)水

    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金耐淡水腐蝕，包括腐蝕性最強的含游離的CO₂、鐵的化合物和氯化物、自然水以及含雜質的各種工業冷卻水，其腐蝕速度通常低于0.0025mm/a.

   ③. 海水 

    表2-4-68給出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金在各種海水(shui)(shui)中的(de)耐蝕性。此合(he)金在高速海水(shui)(shui)中耐蝕，在靜止和(he)低速海水(shui)(shui)中或(huo)有污(wu)染的(de)海水(shui)(shui)條件(jian)下會(hui)產生(sheng)一定(ding)的(de)腐蝕。

   ④. 硫酸

    在硫酸中，此合金的耐蝕性大體相當于0Cr22Ni47Mo6.5Cu2Nb2，但使用溫度稍低。圖2-4-45和圖2-4-46以及表2-4-69給出了此合金在通氣純硫酸中的腐蝕試驗結果。在不通氣的純硫酸中，基于大量的實驗室和工廠設備運行經驗的統計規律，0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在50℃以下的所有濃度的酸中的腐蝕速率小于0.15mm/a,具有可靠的耐蝕性；在沸騰溫度，濃度小于40%的硫酸中的腐蝕速率為0.5mm/a,屬于耐蝕范圍；在60%和80%的H₂SO₄中，只能用于65℃以下。在65℃充空氣的硫酸中，當濃度小于20%時，隨濃度的增加對合金的耐蝕性無明顯影響，在40%以上的硫酸中，隨濃度的提高合金的腐蝕加劇，見表2-4-70。

    硫酸在實際應用中，常含有各種雜質，除氯化物雜質外，所含的HNO₃、Fe₂(SO4)₃、CuSO₄、硝酸鹽、過硫酸鹽、高錳酸鹽等均可促進合金鈍化從而減少腐蝕，在此種環境中合金的使用溫度較在純H₂SO₄中可相應提高，見表2-4-71。而氯化物雜質，因其形成HCl將急劇加速合金的腐蝕。

  ⑤. 磷酸

    在試劑級磷酸中，此合金在低于85%的H₃PO₄中，直到沸騰溫度都是耐蝕的，見圖2-4-47和表2-4-72。表2-4-73為此合金在濕法磷酸工廠中的現場試驗數據，在含F-和其他雜質的料漿中0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti亦具有較好的耐蝕性，但不如前述高鉻的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu合金。

   ⑥. 鹽酸 

   表2-4-74列出了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金(jin)在(zai)不同(tong)濃度鹽(yan)酸(suan)中(zhong)的(de)(de)實驗室(shi)(shi)結果。此合金(jin)僅(jin)在(zai)室(shi)(shi)溫(wen)的(de)(de)稀酸(suan)溶液中(zhong)可以(yi)使用。實驗表明，充氣加速了(le)0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在(zai)鹽(yan)酸(suan)中(zhong)的(de)(de)腐蝕(shi)，例如(ru)在(zai)5mol/L HCl、室(shi)(shi)溫(wen)、N2飽和的(de)(de)條(tiao)件下的(de)(de)腐蝕(shi)速率（72h)僅(jin)為0.006mm/a,而在(zai)用空氣飽和的(de)(de)酸(suan)中(zhong)卻為0.53mm/a,耐(nai)蝕(shi)性(xing)迅(xun)速下降。

   ⑦. 氫氟酸(suan)和氟硅酸(suan)

  此合金(jin)在(zai)氫(qing)氟(fu)酸中(zhong)耐蝕(shi)性不佳，僅在(zai)少數條件下具有中(zhong)等耐蝕(shi)性，一般不推薦在(zai)純氫(qing)氟(fu)酸中(zhong)使用(yong)。氟(fu)硅(gui)酸的(de)(de)腐蝕(shi)性較氫(qing)氟(fu)酸輕(qing)，在(zai)含有雜質的(de)(de)氟(fu)硅(gui)酸中(zhong)，此合金(jin)耐蝕(shi)性良好，可以用(yong)到60℃。0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在(zai)氫(qing)氟(fu)酸、氟(fu)硅(gui)酸及含氫(qing)氟(fu)酸介質中(zhong)的(de)(de)耐蝕(shi)性見表2-4-75。

   ⑧. 亞硫酸

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti耐濕SO₂和亞硫酸溶液的腐蝕，適用范圍很廣，尤其是在含有H₂SO₄的亞硫酸溶液中，此合金的耐蝕性優于含有相同鉻、鉬而不含銅的合金。在亞硫酸和含亞硫酸的介質中的腐蝕數據見表2-4-76。

   ⑨. 硝酸(suan)

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金(jin)在(zai)(zai)沸騰溫度(du)(du)的(de)(de)所有濃度(du)(du)的(de)(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸中(zhong)（包括66%HNO3)具(ju)有良好(hao)的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)。在(zai)(zai)稀硝(xiao)(xiao)(xiao)酸中(zhong)可(ke)以使用到沸點以上的(de)(de)溫度(du)(du)，在(zai)(zai)室溫發(fa)煙(yan)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸和(he)(he)70℃加緩蝕(shi)劑(ji)的(de)(de)發(fa)煙(yan)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸中(zhong)，也呈(cheng)現(xian)出較好(hao)的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)。此(ci)合(he)金(jin)的(de)(de)耐(nai)(nai)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸腐蝕(shi)性(xing)(xing)能見表2-4-77和(he)(he)表2-4-78及圖2-4-48。鑒于通常(chang)的(de)(de)18-8C-Ni不(bu)銹鋼(gang)具(ju)有良好(hao)的(de)(de)耐(nai)(nai)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸腐蝕(shi)性(xing)(xing)能，在(zai)(zai)純(chun)HNO3中(zhong)不(bu)采用此(ci)合(he)金(jin)。在(zai)(zai)含(han)有各(ge)種雜(za)質和(he)(he)添加物的(de)(de)HNO3中(zhong)，OC-21N42M03Cu2Ti呈(cheng)現(xian)出良好(hao)的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)，優于Cr-Ni奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)，常(chang)被采用，見表2-4-79。

   ⑩. 有(you)機酸和化合物(wu)

   在有(you)(you)機酸和化合物中，此合金表現出高(gao)度(du)的(de)耐蝕(shi)性，可以在很(hen)寬的(de)溫度(du)范圍內應用。在沸騰溫度(du)時，除在10%草酸中外，在大多數10%的(de)有(you)(you)機酸中均耐蝕(shi)，在有(you)(you)機加工的(de)過程中也呈(cheng)現出優(you)良的(de)耐蝕(shi)性，工廠(chang)試驗結(jie)果見(jian)表 2-4-81 。

  2. 晶間腐(fu)蝕

   在(zai)1150~1204℃固(gu)(gu)溶(rong)處(chu)理(li)條件下對晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)不敏(min)感，當(dang)中(zhong)溫(wen)(wen)敏(min)化處(chu)理(li)1h時(shi)(shi)，如760℃,在(zai)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)上將(jiang)出(chu)(chu)現(xian)富鉻的(de)(de)(de)M23C6沉淀(dian)，進而導致在(zai)沸騰65%HNO3中(zhong)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)。然而在(zai)敏(min)化前(qian)940℃穩(wen)定(ding)化處(chu)理(li)1小時(shi)(shi)，可(ke)防(fang)止(zhi)敏(min)化引起(qi)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)。圖2-4-49 指出(chu)(chu)了(le)原始固(gu)(gu)溶(rong)退火狀態和敏(min)化溫(wen)(wen)度、時(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)關系。顯(xian)然在(zai)65%HNO3的(de)(de)(de)評(ping)價試驗中(zhong)，940℃穩(wen)定(ding)化處(chu)理(li)將(jiang)延(yan)遲在(zai)敏(min)感溫(wen)(wen)度產生(sheng)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)所需的(de)(de)(de)敏(min)化時(shi)(shi)間(jian)(jian)。研究表明，在(zai)此(ci)(ci)(ci)溫(wen)(wen)度由(you)(you)于(yu)易(yi)形成TiC,可(ke)防(fang)止(zhi)產生(sheng)大量的(de)(de)(de)M23C6所引起(qi)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)鉻貧化。同時(shi)(shi)，由(you)(you)于(yu)鉻的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)下擴散(san)也將(jiang)減少晶(jing)(jing)界(jie)(jie)鉻的(de)(de)(de)貧化程度，因此(ci)(ci)(ci)防(fang)止(zhi)或減緩(huan)了(le)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)產生(sheng)。為此(ci)(ci)(ci)目的(de)(de)(de)，此(ci)(ci)(ci)合(he)金的(de)(de)(de)工廠供貨狀態可(ke)為940℃穩(wen)定(ding)化處(chu)理(li)狀態。

  3. 點腐蝕

  表2-4-82 列出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在氧化性酸性氯化物中的耐點性能，顯然此合金在此類介質(zhi)中耐蝕(shi)性欠佳。

  4. 應(ying)力腐蝕

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在堿和MgCl₂中的耐應力腐蝕斷裂性能見表2-4-83。

三、力學性能

    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合(he)金的室溫力學性能件表 2-4-84。

四、物流性能

  表2-4-85 為0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金(jin)的(de)物理性能(neng)。

五、熱冷加(jia)工及(ji)成型性能

  此合(he)金(jin)(jin)的熱成(cheng)型(xing)(xing)溫度為(wei)927~1065℃,不(bu)宜在(zai)晶(jing)間腐(fu)蝕敏感(gan)溫度（650℃)下進行成(cheng)型(xing)(xing)操作，如(ru)果在(zai)高(gao)于(yu)1065℃成(cheng)型(xing)(xing)，最終(zhong)成(cheng)型(xing)(xing)應在(zai)870~980℃范(fan)圍內進行，以獲得良好的耐(nai)晶(jing)間腐(fu)蝕性(xing)能。此合(he)金(jin)(jin)亦(yi)適于(yu)冷加工成(cheng)型(xing)(xing)，其(qi)性(xing)能類似Cr-Ni奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼。

六、熱處理工(gong)藝

  此合金適(shi)宜的最終熱處理是940℃穩(wen)定化(hua)處理。中間(jian)退火溫(wen)度(du)(du)以高于1050℃固溶軟化(hua)退火溫(wen)度(du)(du)為宜。

七(qi)、焊(han)接性能

  可以采用(yong)通常的焊接方法焊接，推薦采用(yong)鎳基(ji)焊絲(si)（00Cr22Ni61Mo9Nb)。

八、應用(yong)

  由于(yu)此(ci)合金的(de)耐(nai)蝕適應(ying)性廣泛，因此(ci)在化學(xue)加工(gong)工(gong)業(ye)、熱海水(shui)和(he)水(shui)冶廠得到廣泛應(ying)用。主(zhu)要用于(yu)處理熱硫酸、含(han)氯化物溶液、亞(ya)硫酸等(deng)環(huan)境的(de)熱交換器、管道(dao)、閥門、泵等(deng)。在造紙工(gong)業(ye)的(de)木漿浸取(qu)器及深源氣(qi)井(jing)領域中亦得到廣泛的(de)應(ying)用。