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哈氏合金｜Hastelloy

哈氏合金是一種鎳基耐腐蝕合金，主要分成鎳-鉻合金與鎳鉻鉬合金兩大類。哈氏合金具有良好的抗腐蝕性和熱穩(wěn)定性，多用于航空事業(yè)，化學(xué)領(lǐng)域等。哈氏合金(Hastelloy alloy)就是美國(guó)哈氏合金國(guó)際公司所生產(chǎn)的鎳基耐蝕合金的商業(yè)牌號(hào)的統(tǒng)稱。

產(chǎn)品分類 / 用途

00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)


（00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2）、Haynes 242 合金與前述鎳鉬耐蝕合金不同，是一種有優(yōu)良耐蝕性且高溫高強(qiáng)度、低熱膨脹的沉淀硬化型耐蝕、耐熱合金。


  此合金在時(shí)效態(tài)（這是與固溶態(tài)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(qiáng)度約為固溶態(tài) 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(xué)成分和組織特點(diǎn)


（00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2）、Haynes 242 合金的化學(xué)成分見表3-4-49。從化學(xué)成分中可看出，此合金與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6 (Hastelloy B10)合金相較除鎳、鉬、鉻近似外，不僅含鐵量低而且還含有鈷等元素。


                                                                    （00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2）、Haynes 242 化學(xué)成分
            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



  此合金固溶態(tài)與鎳鉬型耐蝕合金相同，但時(shí)效后會(huì)有Ni2(Mo，Cr)型金屬間相在基體上沉淀。由于此金屬間相非常細(xì)小，只有用電子顯微鏡才能觀察到（見圖3-4-41中黑色突出的質(zhì)點(diǎn)），此相是此合金的強(qiáng)化相。


圖 4-41.jpg


二、耐腐蝕性能


  1. 在酸溶液中


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在各種酸溶液中的試驗(yàn)結(jié)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. 在高溫氟化氫氣和氯化物熔鹽中的耐蝕性


  由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的高鉬量并含有8%Cr,因而在高溫HF氣中和高溫氟化物熔鹽（KCl-KF-NaF)中的耐蝕性較其他一些耐蝕合金為優(yōu)。在10℃,70%HF 氣中試驗(yàn)136h后的結(jié)果見表3-4-52。可以看出，0Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的耐蝕性優(yōu)于含～15%Cr的簡(jiǎn)單的鎳鉻耐蝕合金Inconel 600 (0Cr15Ni75Fe),也優(yōu)于高鉻量而鉬量較低的鎳鉻鉬型合金 Inconel 625和 Hastelloy C-22。


表 4-52.jpg


  3. 高溫抗氮化性


  表3-4-53列出了在980℃(流動(dòng)的氨中）試驗(yàn)168小時(shí)后的合金的表面氮化情況。可以看出，在所試驗(yàn)的合金中，00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的抗氮化性是最好的，這主要是由于242合金中的鎳基和低鉻量。


表 4-53.jpg


  4. 高溫抗氧化性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在≤815℃下具有良好的抗氧化性，因此在連續(xù)或斷續(xù)工作條件下不需要采取任何表面防護(hù)措施。


  采用圖3-4-44 的金相法來(lái)評(píng)定的高溫抗氧化性并得到表3-4-54 的結(jié)果。可以看出，在所試驗(yàn)條件下，00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的抗氧化性要遠(yuǎn)比 Hastelloy B合金為優(yōu)，顯然這主要是與242合金含有8%Cr且鉬量較低有關(guān)。


圖 4-44.jpg


表 4-54.jpg



三、力學(xué)性能


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的棒材（和環(huán)件）、熱軋板、冷軋板材固溶＋650℃時(shí)效48小時(shí)的拉伸性能見表3-4-55~表3-4-57。表3-4-58則系此合金冷軋板固溶態(tài)、固溶十冷加工、固溶十冷加工十時(shí)效態(tài)的拉伸性能。而圖3-4-45 則系此合金的瞬時(shí)高溫強(qiáng)度與 Hastelloy B和 Hastelloy C-2000 合金的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果。


表 4-55.jpg


表 4-58.jpg


  表3-4-59指出了00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金經(jīng)650℃長(zhǎng)期加熱后的抗拉性能和沖擊性能，可以看出，隨650℃加熱時(shí)間的增長(zhǎng)，合金的強(qiáng)度提高，塑性有所降低，而韌性下降最為明顯，經(jīng)650℃ 8000h加熱后，韌性的損失達(dá)60%。


表 4-59.jpg


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的高溫持久性能見圖3-4-46。可以看出，在所試驗(yàn)的條件下，00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的高溫持久強(qiáng)度低于高溫（熱強(qiáng)）合金Inconel 718 (0Cr20Ni53Mo3Nb5AlTi),但高于所試驗(yàn)的 Hastelloy B等合金。




  研究表明，00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金時(shí)效態(tài)的強(qiáng)度約為固溶態(tài)的兩倍，按此時(shí)效態(tài)的高溫強(qiáng)度性能此合金可用到≤705℃。


四、冷加工和成型性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金固溶態(tài)與 Hastelloy B10相似，具有良好的冷、熱加工和成型性。熱加工溫度可在980~1230℃間的較高溫度下進(jìn)行。但若為了獲得細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)，熱加工終止溫度可在熱加工溫度范圍內(nèi)的下限溫度進(jìn)行。由于此合金固溶態(tài)也具有良好的冷塑性，故也極易冷加工。但無(wú)論是熱加工還是冷加工材，在時(shí)效前均需先進(jìn)行固溶處理。


五、熱處理工藝


  除有特殊要求外，00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金均需進(jìn)行最終熱處理。熱處理工藝為925~1120℃加熱保溫后空冷或水冷（高截面尺寸者）。此合金固溶處理后的時(shí)效溫度為650℃x24~48小時(shí)保溫后空冷。


六、焊接性能


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金具有良好的焊接性能，合金在固溶狀態(tài)下可采用GTAW和GMAW工藝進(jìn)行焊接，建議采用化學(xué)成分匹配的焊絲。由于埋弧焊和氧（乙）炔焊熱輸入高，不推薦用于焊接此合金。焊接時(shí)層間溫度要≤95℃.由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金一般系在固溶十時(shí)效態(tài)使用，建議焊后時(shí)效前要進(jìn)行固溶處理，以獲得良好的焊接接頭和母材整體的性能。


七、物理性能


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的物理性能見表 3-4-60。


表 4-60.jpg


八、應(yīng)用


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)合金作為高溫（耐熱）合金使用經(jīng)固溶＋時(shí)效處理后可用于航空和航天工業(yè)中，若作為耐蝕合金使用則為固溶處理態(tài)，其用途基本上與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6(Hastelloy B10)合金相似，可用于耐氫氟酸和耐氟化物熔鹽的環(huán)境中。由于此合金具有的高強(qiáng)度，已用于既耐氟化物腐蝕又要求高強(qiáng)度的構(gòu)件，效果良好。