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哈氏合金|Hastelloy

哈氏(shi)合(he)金是(shi)一種鎳(nie)基耐腐蝕(shi)(shi)合(he)金,主要(yao)分成鎳(nie)-鉻合(he)金與鎳(nie)鉻鉬合(he)金兩大類。哈氏(shi)合(he)金具有良好(hao)的(de)抗腐蝕(shi)(shi)性(xing)和熱(re)穩定性(xing),多用(yong)于(yu)航空事(shi)業(ye),化學領域等。哈氏(shi)合(he)金(Hastelloy alloy)就是(shi)美(mei)國哈氏(shi)合(he)金國際(ji)公司所生產的(de)鎳(nie)基耐蝕(shi)(shi)合(he)金的(de)商業(ye)牌(pai)號的(de)統稱。

產品分類 / 用途

00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合金與前述(shu)鎳鉬(mu)耐蝕(shi)合金不同,是一(yi)種有優良耐蝕(shi)性且高溫高強度(du)、低熱(re)膨脹的沉(chen)淀硬化(hua)型耐蝕(shi)、耐熱(re)合金。


  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(fen)和組織特點


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合(he)金(jin)的化(hua)學成分(fen)見表(biao)3-4-49。從(cong)化(hua)學成分(fen)中可看出,此合(he)金(jin)與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6 (Hastelloy B10)合(he)金(jin)相較除(chu)鎳(nie)、鉬、鉻近似外,不僅含鐵量(liang)低而且還含有鈷等(deng)元素。


                                                                    (00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 化學(xue)成(cheng)分
            合金名稱   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(ci)合金固溶態(tai)與鎳鉬型(xing)耐蝕合金相(xiang)同,但時(shi)效后會有(you)Ni2(Mo,Cr)型(xing)金屬間(jian)相(xiang)在基體上沉(chen)淀。由于此(ci)金屬間(jian)相(xiang)非(fei)常細小,只有(you)用(yong)電子顯微鏡才能觀察到(見圖3-4-41中黑色突出(chu)的(de)質點),此(ci)相(xiang)是此(ci)合金的(de)強化(hua)相(xiang)。


圖 4-41.jpg


二、耐腐蝕性能


  1. 在酸溶液中(zhong)


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


表 4-50.jpg

表 4-51.jpg


  2. 在(zai)高溫(wen)氟化氫氣和(he)氯化物熔(rong)鹽中的耐(nai)蝕(shi)性


  由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金(jin)的(de)(de)高鉬量(liang)(liang)并含有8%Cr,因而在(zai)高溫HF氣中和(he)高溫氟化物熔鹽(KCl-KF-NaF)中的(de)(de)耐蝕性(xing)較其他一(yi)些耐蝕合(he)(he)金(jin)為優。在(zai)10℃,70%HF 氣中試驗136h后的(de)(de)結果見(jian)表3-4-52。可以看出,0Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)耐蝕性(xing)優于含~15%Cr的(de)(de)簡單的(de)(de)鎳(nie)鉻耐蝕合(he)(he)金(jin)Inconel 600 (0Cr15Ni75Fe),也優于高鉻量(liang)(liang)而鉬量(liang)(liang)較低的(de)(de)鎳(nie)鉻鉬型(xing)合(he)(he)金(jin) Inconel 625和(he) Hastelloy C-22。


表 4-52.jpg


  3. 高溫抗氮(dan)化性


  表3-4-53列出了(le)在980℃(流動的(de)(de)(de)氨中(zhong)(zhong))試驗168小時(shi)后的(de)(de)(de)合金(jin)的(de)(de)(de)表面氮(dan)化(hua)情況(kuang)。可(ke)以(yi)看出,在所試驗的(de)(de)(de)合金(jin)中(zhong)(zhong),00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)的(de)(de)(de)抗氮(dan)化(hua)性(xing)是(shi)最好的(de)(de)(de),這主要是(shi)由于242合金(jin)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)鎳基和低(di)鉻量。


表 4-53.jpg


  4. 高溫抗氧化性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金(jin)在≤815℃下(xia)具有(you)良好(hao)的抗氧化性(xing),因此(ci)在連續(xu)(xu)或(huo)斷續(xu)(xu)工作條件下(xia)不需要(yao)采取任何表面防護措施。


  采用圖(tu)3-4-44 的金(jin)(jin)相法來(lai)評定的高(gao)溫(wen)抗氧(yang)化性并得(de)到表3-4-54 的結果。可以看出,在所試驗條件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金(jin)(jin)的抗氧(yang)化性要(yao)(yao)遠比 Hastelloy B合(he)(he)金(jin)(jin)為優,顯(xian)然這(zhe)主要(yao)(yao)是與(yu)242合(he)(he)金(jin)(jin)含有8%Cr且鉬量較低有關。


圖 4-44.jpg


表 4-54.jpg



三、力學性能


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)棒材(cai)(和環件(jian))、熱軋(ya)板、冷軋(ya)板材(cai)固溶(rong)+650℃時效(xiao)48小(xiao)時的(de)(de)拉(la)伸性(xing)能見表(biao)3-4-55~表(biao)3-4-57。表(biao)3-4-58則系(xi)此合(he)(he)金(jin)(jin)冷軋(ya)板固溶(rong)態、固溶(rong)十冷加工、固溶(rong)十冷加工十時效(xiao)態的(de)(de)拉(la)伸性(xing)能。而圖(tu)3-4-45 則系(xi)此合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)瞬時高溫強度與 Hastelloy B和 Hastelloy C-2000 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)對比(bi)試驗結果。


表 4-55.jpg


表 4-58.jpg


  表3-4-59指(zhi)出(chu)了00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金(jin)經650℃長期加(jia)熱(re)后的(de)抗拉(la)性(xing)能(neng)和沖擊性(xing)能(neng),可以看出(chu),隨650℃加(jia)熱(re)時間的(de)增長,合金(jin)的(de)強度提高(gao),塑(su)性(xing)有所降低,而(er)韌性(xing)下降最為明顯,經650℃ 8000h加(jia)熱(re)后,韌性(xing)的(de)損(sun)失(shi)達60%。


表 4-59.jpg


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)(he)金(jin)(jin)的高(gao)溫(wen)持久(jiu)(jiu)性能見圖3-4-46。可(ke)以(yi)看出,在所試(shi)驗(yan)的條件(jian)下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金(jin)(jin)的高(gao)溫(wen)持久(jiu)(jiu)強(qiang)度低于高(gao)溫(wen)(熱強(qiang))合(he)(he)金(jin)(jin)Inconel 718 (0Cr20Ni53Mo3Nb5AlTi),但高(gao)于所試(shi)驗(yan)的 Hastelloy B等合(he)(he)金(jin)(jin)。




  研究表(biao)明,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)金時效態(tai)的(de)強(qiang)度(du)約為固溶態(tai)的(de)兩倍(bei),按此(ci)時效態(tai)的(de)高溫強(qiang)度(du)性能此(ci)合(he)金可用到≤705℃。


四、冷加工和成型(xing)性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)(he)金固(gu)溶態與 Hastelloy B10相似,具(ju)有良好的冷(leng)(leng)、熱加(jia)(jia)(jia)工(gong)和成型性(xing)。熱加(jia)(jia)(jia)工(gong)溫(wen)度(du)可在(zai)980~1230℃間的較高溫(wen)度(du)下(xia)進行(xing)。但(dan)若為了獲(huo)得細晶粒結構,熱加(jia)(jia)(jia)工(gong)終(zhong)止溫(wen)度(du)可在(zai)熱加(jia)(jia)(jia)工(gong)溫(wen)度(du)范圍(wei)內的下(xia)限溫(wen)度(du)進行(xing)。由于此(ci)合(he)(he)金固(gu)溶態也具(ju)有良好的冷(leng)(leng)塑性(xing),故也極易(yi)冷(leng)(leng)加(jia)(jia)(jia)工(gong)。但(dan)無論是(shi)熱加(jia)(jia)(jia)工(gong)還是(shi)冷(leng)(leng)加(jia)(jia)(jia)工(gong)材,在(zai)時(shi)效前均需先(xian)進行(xing)固(gu)溶處理(li)。


五、熱處理工藝


  除有特殊要求外,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金均需進行最終(zhong)熱(re)(re)處理(li)。熱(re)(re)處理(li)工藝為925~1120℃加熱(re)(re)保溫(wen)后空冷或(huo)水冷(高截面尺(chi)寸(cun)者)。此合金固溶處理(li)后的時效(xiao)溫(wen)度為650℃x24~48小時保溫(wen)后空冷。


六、焊接(jie)性能


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金(jin)具(ju)有良好的(de)焊接(jie)性能,合(he)(he)金(jin)在(zai)固(gu)(gu)溶狀態(tai)下可采(cai)用(yong)(yong)GTAW和GMAW工藝(yi)進行焊接(jie),建(jian)議采(cai)用(yong)(yong)化學成分匹(pi)配的(de)焊絲。由(you)于(yu)埋弧(hu)焊和氧(乙)炔焊熱輸入高,不推薦用(yong)(yong)于(yu)焊接(jie)此合(he)(he)金(jin)。焊接(jie)時(shi)層(ceng)間溫度要≤95℃.由(you)于(yu)00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合(he)(he)金(jin)一(yi)般系在(zai)固(gu)(gu)溶十時(shi)效態(tai)使用(yong)(yong),建(jian)議焊后時(shi)效前要進行固(gu)(gu)溶處理,以(yi)獲得良好的(de)焊接(jie)接(jie)頭和母材整(zheng)體的(de)性能。


七、物理性能(neng)


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合(he)金(jin)的(de)物理性能見表 3-4-60。


表 4-60.jpg


八、應用


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)合(he)(he)金(jin)作為(wei)(wei)高溫(耐(nai)(nai)(nai)熱)合(he)(he)金(jin)使用(yong)經(jing)固溶(rong)+時效處理(li)后可用(yong)于航空和航天工業(ye)中,若作為(wei)(wei)耐(nai)(nai)(nai)蝕合(he)(he)金(jin)使用(yong)則為(wei)(wei)固溶(rong)處理(li)態,其用(yong)途基(ji)本上與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6(Hastelloy B10)合(he)(he)金(jin)相似,可用(yong)于耐(nai)(nai)(nai)氫(qing)氟酸和耐(nai)(nai)(nai)氟化物(wu)熔鹽的(de)環境中。由于此合(he)(he)金(jin)具有(you)的(de)高強(qiang)度,已用(yong)于既耐(nai)(nai)(nai)氟化物(wu)腐蝕又要求高強(qiang)度的(de)構件,效果良(liang)好。