哈氏合金(Hastelloy alloy)Inconel600 Alloy(因康镍600合金)

1、 哈氏合金(Hastelloyalloy)一、引言哈氏合金是镍基合金的一种，目前主要分为B、C、G三个系列，它主要用于铁基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不锈钢、非金属材料等无法使用的强腐蚀性介质场合，在国外已广泛应用于石油、化工、环保等诸多领域。其牌号和典型使用场合如下表所示。哈氏合金牌号合金牌号N10001(B)N10276(C-276)N06007(G)N10665(B-2)N06022(C-22)N06985(G-3)N10675(B-3)N06455(C-4)N06030(G-30)N10629(B-4)N06059(C-59)主要合金儿素Ni-MoNi-Cr-MoNi-Cr-Fe-Mo

2、典型使用场合盐酸等还原性介质氧化、还原性兼有的混合介质磷酸、硫酸、硫酸盐等为改善哈氏合金的耐蚀性能和冷、热加工性能，哈氏合金先后进行了三次重大改进，其发展过程如下：B系列:BfB-2(00Ni70Mo28)fB-3C系列:CfC-276(00Cr16Mo16W4)fC-4(00Cr16Mo16)fC-22(00Cr22Mo13W3)fC-2000(00Cr20Mo16)G系列:GfG-3(00Cr22Ni48Mo7Cu)fG-30(00Cr30Ni48Mo7Cu)目前使用最广泛的是第二代材料N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)N06455(C-4)和N0

3、6985(G-3)。第三代材料N10675(B-3)、N10629(B-4)、N06059(C-59)处于推广阶段。由于冶金技术的进步，近年来出现了多个牌号的含6%Mo的所谓“超级不锈钢”，替代了G系列合金，使得G系列合金的生产和使用迅速下降。二、典型哈氏合金化学成分材料的化学成分NiCrMoFeCSiCoMnPSWVCuNb+TaN10665(B-2)基1.026.0302.00.020.101.01.00.040.03N10276(C-276)基14.516.515.017.04.07.00.010.082.51.00.040.033.04.50.035N06007(G-3)基21.023

4、.56.08.018.0210.0151.05.01.00.040.031.51.52.50.50三、力学性能哈氏合金的力学性能非常突出，它具有高强度、高韧性的特点，所以在机加工方面有一定的难度，而且其应变硬化倾向极强，当变形率达到15%时，约为18-8不锈钢的两倍。哈氏合金还存在中温敏化区，其敏化倾向随变形率的增加而增大。当温度较高时，哈氏合金易吸收有害元素使它的力学性能和耐腐蚀性能下降。材料的力学性能合金牌号板材标准厚度（mm）。b(Mpa)0.2(Mpa)55(%)硬度(HRB)N10665(B-2)ASTMB333-19984.7676035040%1004.7663.57603504

5、0%100N10276(C-276)ASTMB575-199963.569028340%100N06007(G-3)ASTMB582-19970.5163.562124140%100、常用哈氏合金:HastelloyB-2alloy(哈氏B-2合金)一、耐蚀性能哈氏B-2合金是一种有极低含碳量和含硅量的Ni-Mo合金它减少了在焊缝及热影响区碳化物和其他相的析出，从而确保即使在焊接状态下也有良好的耐蚀性能。众所周知，哈氏B-2合金在各种还原性介质中具有优良的耐腐蚀性能，能耐常压下任何温度，任何浓度盐酸的腐蚀。在不充气的中等浓度的非氧化性硫酸、各种浓度磷酸、高温醋酸、甲酸等有机酸、溴酸以及氯化氢气

6、体中均有优良的耐蚀性能，同时，它也耐卤族催化剂的腐蚀。因此，哈氏B-2合金通常应用于多种苛刻的石油、化工过程，如盐酸的蒸馏，浓缩；乙苯的烷基化和低压羰基合成醋酸等生产工艺过程中。但在哈氏B-2合金多年的工业应用中发现（1）哈氏B-2合金存在对抗晶间腐蚀性能有相当大影响的两个敏化区：12001300弋的高温区和550900弋的中温区（2）哈氏B-2合金的焊缝金属及热影响区由于枝晶偏析，金属间相和碳化物沿晶界析出，使其对晶间腐蚀敏感性较大（3）哈氏B-2合金的中温热稳定性较差。当哈氏B-2合金中的铁元素含量降至2%以下时，该合金对p相（即Ni4Mo相，一种有序的金属间化合物）的转变敏感。当合金在6

7、50750弋温度范围内停留时间稍长，P相瞬间生成。P相的存在降低了哈氏B-2合金的韧性，使其对应力腐蚀变得敏感，甚至会造成哈氏B-2合金在原材料生产（如热轧过程中）、设备制造过程中（如哈氏B-2合金设备焊后整体热处理）及哈氏B-2合金设备在服役环境中开裂。现今，我国和世界各国指定的有关哈氏B-2合金抗晶间腐蚀性能的标准试验方法均为常压沸腾盐酸法，评定方法为失重法。由于哈氏B-2合金是抗盐酸腐蚀的合金，因此，常压沸腾盐酸法检验哈氏B-2合金的晶间腐蚀倾向相当不敏感。国内科研机构用高温盐酸法对哈氏B-2合金进行研究发现：哈氏B-2合金的耐蚀性能不仅取决于其化学成分，还取决于其热加工的控制过程。当热

8、加工工艺控制不当时，哈氏B-2合金不仅晶粒长大，而且晶间会析岀现高Mo的O相，此时，哈氏B-2合金的抗晶间腐蚀的性能明显下降，在高温盐酸试验中，粗晶粒板与正常板的晶界浸蚀深度相差约一倍左右。二、物理性能哈氏B-2合金的物理性能如下表所示.密度:92gcm3,熔点：13301380丈，磁导率：(X,RT)1.001物理性能温度比热热传导系数(C)(J/kg-k)(W/m-k)03732037711.110038912.220040613.430042314.640043116.050044417.360045618.7700电阻率(yQcm)弹性模量(Gpa)室温至T的热膨胀系数(10-6/K)

9、13721813721713821310.313820810.813920311.113919711.414119111.614618411.8176三、化学成分化学成分儿糸NiCrFeCMnSiCuMoCoPS最小余量0.41.626.0取大1.02.00.011.00.080.530.01.00.020.010哈氏B-2合金的一般机械性能如下列两表所示室温下的最小力学性能值(参考DIN/ASTM标准)产品形式尺寸(mm)0.2%屈服强度(Mpa)1.0%屈服强度(Mpa)抗拉强度(Mpa)延伸率A5%布氏硬度HB晶粒尺寸Cum)冷轧板带5127热轧板565340380755250214棒3

10、25370745管34036075540-ASTM标准350-760241同上值产品形式0.2%屈服强度(Mpa)C1.0%屈服强度(Mpa)C100200300400100200300400板管315285270255355325310295棒300275255240340315300285五、造与热处理1：加热对于哈氏B-2合金来说，在加热前和加热过程中表面保持清洁并远离污染物是十分重要的.如果哈氏B-2合金在含有硫.磷.铅或其他低熔点金属污染物的环境下加热，则会变脆，这些污染物的来源主要包括标记笔痕迹、温度指示漆、油脂和液体、烟气。此烟气必须含硫低；例如：天然气和液化石油气含硫量不超过0

11、.1%，城市空气含硫量不超过025g/m3燃料油的含硫不超过0.5%即为合格。对加热炉的气体环境要求是中性环境或轻还原性环境，并且不可以在氧化性和还原性之就波动炉;中的火址不可以直遞囲哈氏B2唱金。可时要以最快的加热速度把材料加热到要求达到的温度，即要求首先要把加热炉的温度上升到要求温度，再把材料放入炉中加热。2：热加工哈氏B-2合金可以在9O01160C范围内进行热加工加工过后应该以水淬火。为了确保有最好的耐蚀性能，热加工过后应该退火。3：冷加工冷加工的哈氏B-2合金必须经过固溶处理，由于其具有比奥氏体不锈钢高得多的加工硬化率，所以成形设备要细心考虑。如果执行了冷成形工艺，那么有必要进行级间

12、退火。冷加工变形量超过15%时，使用前要固溶处理。4：热处理溶热处理温度要控制在10601080弋之间，之后进行水冷淬火或材料厚度在1.5mm以上时可以快速空冷以获得最好的耐蚀性能.在任何加热操作过程中”材料的表面清洁均要有预先的防范。哈氏合金材料或设备部件在进行热处理时要注意以下一些问题：为了防止设备部件热处理变形，应采用不锈钢加强环；对装炉温度、加热和冷却时间应严格控制；装炉前，对热处理件进行预处理，防止产生热裂纹；热处理后，对热处理件100%PT；在热处理过程中如产生热裂纹，经过打磨消除后需补焊者，要采用专门的补焊工艺。5：除垢哈氏B-2合金表面的氧化物和焊缝附近的污点都要以精细的砂轮等

13、打磨干净。由于哈氏B-2合金对氧化性介质比较敏感，因此酸洗过程中会产生较多的含氮元素的气体。6：机加工哈氏B-2合金要以退火状态进行机加工，对它的加工硬化要有清醒的认识，例如:相对于标准奥氏体不锈钢要采用较慢的表面切削速度，对于表面的硬化层要采用较大的进刀量，并使刀具处于连续的工作状态。7：焊接哈氏B-2合金焊缝金属及热影响区由于易析岀B相而导致贫Mo，从而易于产生晶间腐蚀，因此，哈氏B-2合金的焊接工艺应谨慎制定，严格控制。一般焊接工艺如下：焊材选用ERNi-Mo7；焊接方法GTAW；控制层间温度不大于120弋；焊丝直径甲24、93.2；焊接电流9015OA。同时，施焊前，焊丝、被焊接件坡口

14、及相邻部位应进行去污脱脂处理。哈氏B-2合金热传导系数比钢小得多，如选用单V型坡口，则坡口角度要在70左右，采用较低的热输入量。通过焊后热处理可以消除残余应力并改善抗应力腐蚀断裂性能。:HastelloyC-276合金（哈氏C-276合金）一、耐蚀性能哈氏C-276合金属于镍-钼-铬-铁-钨系镍基合金。它是现代金属材料中最耐蚀的一种。主要耐湿氯、各种氧化性氯化物、氯化盐溶液、硫酸与氧化性盐，在低温与中温盐酸中均有很好的耐蚀性能。因此，近三十年以来、在苛刻的腐蚀环境中，如化工、石油化工、烟气脱硫、纸浆和造纸、环保等工业领域有着相当广泛的应用。哈氏C-276合金的各种腐蚀数据是有其典型性的，但是不

15、能用作规范.尤其是在不明环境中，必须要经过试验才可以选材。哈氏C-276合金中没有足够的Cr来耐强氧化性环境的腐蚀，如热的浓硝酸。这种合金的产生主要是针对化工过程环境，尤其是存在混酸的情况下，如烟气脱硫系统的出料管等。下表是四种合金在不同环境下的腐蚀对比试验情况。（所有焊接试样采用自熔钨极氩弧焊）(89C-220.36C-276625C-221.72C-27623.1625C-221.77C-27623.4625C-223.47C-276625C-222.85C-276625G28/PracticeA=沸腾Fe2(SO4)3+50%H2SO4/24小时G28/PracticeB=沸腾23%H2

16、SO4+1.2%HCl+1%FeCl3+1%CuCl2/24小时G28/PracticeC=沸腾65%HNO3/5-48小时暴露在空气中G28/PracticeD=沸腾10%HNO3-3%HF/2-2小时暴露在空气中哈氏C-22合金被广泛地应用于烟气脱硫系统、纸浆和造纸工业中的漂白系统、垃圾焚化炉、化工厂、制药厂和放射性垃圾储存等工业领域。哈氏C-22合金强度高，并且有良好的延展性、焊接性和成形性能，因此在ASME和ASTM标准中都有一致的详细叙述。其材料产品形式有板材、带材、管材、棒材和锻件等。产品形式说明ASME和ASTM有关哈氏C-22合金材料的标准ASTMASME板材、带材B575SB

17、575管材（有缝）B619SB619B626SB626管材（无缝）B622SB622化学成分化学兀素UNS标准范围（重量百分比）C0.015maxS0.02maxSi0.08maxCr20.0-22.5Mo12.5-14.5V0.35maxCo2.50maxW2.503.50Fe2.00-6.00Ni余量三、物理性能具有典型化学成分的C-22合金退火状态下的物理性能项目数值单位22C时的密度8.62g/cm3熔化温度范围1354-1388C53C时的热传导系数9.4W/m-K20-217C的热膨胀系数12.44pm/m/C22C时的比热422J/kg-C22C时的弹性模量207GPa、焊接性能

18、哈氏C-22合金的焊接性能非常好，它可以很容易地以钨极气体保护焊、金属极气体保护焊、埋弧焊等方法焊接，填料金属要求有与之相匹配的化学成分。五、机械性能哈氏C-22合金具有良好的热加工性能.其退火状态室温下的机械性能如下表所示，测试板材厚度范围4.76mm到50.8mm.项目典型板材ASTMB575屈服强度(0.2%变形)345MPa310*MPa抗拉强度724MPa690*MPa延伸率(51mm)67%45%硬度87HRB100*HRB*最小*最大IIHuvs-8sNUO0I.wks-ssesiswiFfKlz小sssessEesffs小ssesslissiiisiK肘i&sEWRfis,z小

19、sseussssw二-mrFatt.SIK50SBSSS80S6.Zsl.u恤一nn.sssett&Fi8ss88010.2wssefrmsso-isaeffiEI.SWS。譽S8WB8010.2W38-MHSfrsststtisfit雷.ssgssss.0MsOS，占SKSnma.stfsssHsfrwnsslkssSSBSHmsKfrwsttRHBis0S6.ZelESlHSsood巴oo1Ho寸ooUEoowowSun130C110C试验溶液：7Vol.%H2SO4+3Vol.%HCl+1%CuCl2+1%FeCl3-6H2O(a色死亡溶液),时效24小时后，以5丈递增。应用：C-59合

20、金在化工、石油化工、能源和环保工程等。1、含氯有机过程设备，尤其是在有卤族酸性催化剂存在的情况下；2、纸浆和造纸工业中的溶解和漂白系统设备；3、焚化炉和烟气脱硫系统的预热器、阀门、叶轮等元件；4、酸气处理系统设备和元件；5、醋酸和醋酐反应器；6、硫酸冷凝器。、物理性能密度：86g/cm3熔点范围：0-1360弋磁导率：20X,(RT)1.001高温下的物理性能温度C比热J/kg-k热传导系数W/m-k电阻率pQcm弹性模量GPa室温到T的热膨胀系数10-6/k2041410.412621010042512.112720711.920043413.712920012.230044315.4131

21、19612.540045117.013319012.750045918.613418512.960046420.413317813.1五、力学性能下表是C-59合金固溶处理状态的力学性能表。室温下的最小力学性能*力学值依据德国国家标准VdTuV据505产品形式尺寸mm0.2%屈服强度(Mpa)1.0%屈服强度(Mpa)抗拉强度(Mpa)延伸率85(%)薄板和带材*0.5-6.434038069040板*5.0-30棒431002903302002502902043630022026031631400190230427264501752154895(91)50650(620)615(585)42

22、89(85)580(550)3784(80)545(515)3277(74)525(495)对于板厚度在30-50mm之间的材料，其屈服强度值要减去20MPa只针对棒材最大许用应力材料温度C锻件、棒、板、带MPaksi3825.09325.010017214924.720016120423.326022.030014731620.934320.437119.839919.4400134焊接管件的焊缝系数取0.85六、V形槽冲击功室温下的平均:X225J/cm2-196弋下：2200J/cm2晶体结构C-59合金的是面心立方晶体结构。八、制造和热处理C-59合金可以很容易地用普通制作工艺来加工1

23、、加热C-59合金在热处理前和热处理过程中不可以和任何污染物接触。在含有S、P、Pb和其它低熔点金属的环境中加热，会使C-59合金的性能下降。污染物的来源主要有标记笔痕迹、温度指示漆、粉笔、润滑油脂、燃料等。加热炉燃料的含硫量必须低，天然气的含硫量必须低于0.1%（质量），燃料油的含硫量不可超过0.5%。炉气环境应该是轻微的氧化性，不可以在氧化性和还原性之间波动。不可以让火焰直接冲击合金材料。2、热加工C-59合金可以在95O-1180C之间进行热加工。冷却要用水急冷热加工后退火可以确保材料有良好的耐蚀性能。3、冷加工退火的C-59合金才可以用来冷加工,C-59合金的加工硬化率是很高的”对成形

24、设备的要求要高一些。当冷变形加工执行时，工序间退火是必要的4、热处理|溶热处理温度应该在1100-1180C,最好在1120X处理。水冷是确保材料有最好耐蚀性能的基本要点。在任何热操作过程中，材料表面必须清洁。5、除垢C-59合金焊缝附近的氧化物比其它不锈钢要紧密的多，可以用细砂轮打磨干净酸洗前，材料表面的氧化物、污点等可以用细砂轮或不锈钢丝刷打磨干净。6、机加工机加工C-59合金应该是固溶处理状态。由于其加工硬化率较大,所以相对于低合金奥氏体不锈钢来说，要采用较低的表面切削速度，且进刀量要大，以忽略硬度较高的表面。同时要让刀具处于连续运转的状态。九、焊接焊接镍基合金时，要遵守下列操作规程：1

25、、工作场地C-59合金的焊接场该是独立的，最好和碳钢加工场地分开，同时不可以有气流扰动。2、着装焊接着装应该采用皮革手套和工作服。3、加工工具和机械工具要采用镍基合金专用工具，制造和加工机械如：剪板机、卷板机、压制机械等，其工作台面要用毛毡、纸板、塑料等覆盖，防止C-59合金表面在加工过程中被压蚀4、清理基材金属的焊缝区域清理和填料金属的清理应该使用丙酮。5、坡口准备C-59合金的焊接坡口成形可以采用机械方法”如车削成形.磨削成形或刨制成形;等离子切割也是可以的，不过切割后的坡口要打磨干净，并且不可以使坡口附近过热。6、坡口角度一般焊接后应该立即用不锈钢丝刷刷去氧化部分。镍基合金和特种不锈钢相

26、对于普通碳钢的一般区别在于其有较低的热传导系数和有较高的热膨胀率。其焊接焊脚要大(1-3mm)，坡口角度要在60-70左右，主要因为C-59合金的熔化金属有较高的粘性，而且其焊后收缩倾向比较大。7、引弧缝区域引弧时只可以在即将焊接的焊缝区域内进行，不可以在已完成的焊接件上，以免造成耐蚀性能的下降。焊接工艺C-59合金可以用多种常规焊接工艺焊接，如：TIG/GTAW,MIG/MAG,手工金属焊接、等离子弧焊等。不过焊接前的清理是必要的。9、焊接参数和有关影响因素焊接时要谨慎选择热输入量，一般要采用较低的热输入量，层间温度不要超过150乜同时采用较薄的焊道焊接工艺。下表是C-59合金的焊接参数。焊

27、接参数板焊接填料金属焊接参数焊接气流等离等厚mm方法尺寸mm速度m/cm根部焊层中间和上部速度cm/min量l/min子气流量l/min离子焊嘴尺寸mmAVAV3.0手工GTAW2.09010110-1201110-158-1016.0手工GTAW2.0-2.4100-11010120-1301210-158-1018.0手工GTAW2.4110-12011130-1401210-158-10110.0手工GTAW2.4110-12011130-1401210-158-1013.0自动GTAW1.20.5手工控制150102515-2015.0自动GTAW1.20.5手工控制150102515

28、-2012.0热焊丝GTAW1.00.3180108015-20110.0热焊丝GTAW1.20.45手工控制250124015-2014.0等离子弧焊1.20.516525253013.013.26.0等离子弧焊1.20.5190-20025253013.513.28.0MIG/MAG21.08GTAW130-14023-2724-3018-20110.0MIG/MAG21.25GTAW130-15023-2720-2618-2016.0SMAW2.540702140-70218.0SMAW2.5-3.2540702170-1002216.0SMAW4.090-130221=纯氩气或氩气+3

29、%氢气2=建议使用氦气保护焊接下表是焊接能量输入情况单位长度焊接能量输入（参考值）焊接工艺单位长度能量输入值kJ/cmGTAW手工或自动Max8热焊丝GTAWMax6等离子弧焊MaxlO焊接工艺单位长度能量输入值kJ/cmMIG/MAG手工或自动MaxllSMAWMax7一般焊接后应该立即用不锈钢丝刷刷去氧化部分。其它镍基合金(。therNickle-basealloys)1:Inconel600Alloy(因康镍600合金)一、引言Inconel600合金是一种Ni-Cr合金，可以使用在从低温到1093弋的温度范围内。Inconel600合金没有磁性，焊接性能良好。Inconel600合金可

30、以使用在广泛的腐蚀环境下高的镍含量让600合金对还原性环境有一定的耐蚀性能，同时铬的加入让600合金对弱氧化性环境有一定的耐蚀性能。由于镍含量相当高，所以600合金对氯离子应力腐蚀断裂有优异的耐蚀性能。600合金的成形性能类似于稳定的奥氏体不锈钢的性能。二、化学成分600合金的化学成分如下表所示化学成分三、产品形式和标准600合金的产品形式主要有板材、带材。供货状态主要是退火状态，薄板和带材也可以以正火状态供货。下表是600合金的一些国际标准。产品形式标准ASTMASMEAMS板、带材B168SB1685540管及管件B167SB1675580B516SB516B517SB517冷凝器用管B1

31、63SB163棒和锻件B166SB1665665B564SB564丝B166SB1665687、耐蚀性能和应用600合金的高镍含量让它对中等强度的还原性环境有良好的耐蚀性能，同时对氯离子应力腐蚀断裂有也良好的耐蚀性能，因此，600合金可以使用在MgCl2溶液中。相似地，铬让600合金在弱氧化性环境中有一定的耐蚀性能，从某种意义上讲，600合金已经是商业纯镍的替代品。但在象热的浓硝酸的强氧化性溶液中，600合金的耐蚀性能比较差。600合金在中性和碱性的盐溶液中不会有腐蚀情况发生，可以使用在苛刻的腐蚀环境中。600合金对蒸汽和蒸汽、空气、碳的氧化物的混合气体有抵抗力，但在含有硫的高温气体环境中则会

32、腐蚀。600合金在高温时对碳化有极佳的抵抗力，且对氧化有良好的抵抗，所以长期以来此合金被用于热处理工业上。在中等高温时对脱水Cl2和HCl气体有良好的抵抗性。600总结起来600合金主要有如下几点特性：到1093弋时仍然具有抗氧化性；2、耐碳化性；3、到大约538弋时对脱水Cl2仍然有抵抗性;4、对氯离子应力腐蚀断裂有免疫力；对碱的腐蚀有良好的抵抗力。其应用场合如下所示：2、温度达到538弋的氯化设备;3、纸浆厂的碱溶解池；4、碱液浓缩相关设备。五、物理性能密度:8.42g/cm3比热：(0-100X)460J/kg-k磁导率：V1.02下表是600合金的线性热膨胀系数数据线性热膨胀系数热传导

33、系温度C热传导系数W/m-k2114.89315.420417.131618.742720.653822.5六、力学性能退火状态室温下的力学性能如下表说示0.2%屈服强度(MPa)抗拉强度(MPa)延伸率85(%)25564045下表是600合金短时间高温拉力性能数据，低温时的性能被加入以作对比。测试温度C0.2%屈服强度(MPa)抗拉强度(MPa)延伸率85(%)-7929273464316213624464272036104953819757947649183448397601171904687162103809822853118冲击性能600合金即使在零度以下也有良好的韧性。下表是600

34、合金板材V形槽冲击性能数据。测试温度C冲击强度J退火热轧冷轧-7324424421244244156538217217七、加工和热处理1、冷成形600合金的冷成形性能非常好。高镍含量可以阻止冷加工时奥氏体向马氏体的转变，301和304不锈钢在冷加工时会产生此类转变。600合金的加工硬化倾向比301和304不锈钢低，可以使用多种加工方式对600合金进行大规模的变形操作。600合金的高温退火会让其晶粒长大。大范围的成形操作会使合金表面产生波纹状的“橘皮”现象，主要因为其晶粒较大的缘故，但这种现象对材料的性能并没有坏处。2、热处理600合金不会由于热处理产生硬化，只会产生冷加工强化。冷加工后退火可以

35、软化材料。软化温度可以在87代到1149C之间进行。在982弋或更高的温度情况下，晶粒长大非常迅速，但在1038弋作短时间的停留可以软化材料，又不会产生不适当的晶粒长大。热处理后的冷却可以慢速冷却，也可以快速淬火冷却，都会得到相当的硬度。焊接600合金可以采用标准的电阻焊和熔化焊。现在有大量的焊条和焊丝可以用来焊接600合金。600合金的焊缝附近会产生紧密的氧化物，只可以打磨去除。另外焊接时最好采用惰性气体保护焊。wiiM3SS&SSSi.sielttHiRissffiB.ssstfesss1IBssss.s542es5iEftl8ooQesfCJVOOg“Hoog“oog理於BMonvOOQ

36、OAOKKHII：z 800系列合金的应用标准。800系列合金基本一样，除了在800H中碳含稍高(0.05-0.10%),800AT中加入了1.00%的Al+Tio800合金一般可以使用到593乜800H和800AT一般应用在对蠕变和应力腐蚀断裂要求很高的593丈以上的温度。二、化学成分800系列合金的典型化学成分如下表说示。化学成分儿素800C0.02Mn1.00P0.020S0.010Si0.35Cr21.0Ni32.0Ti0.40Al0.40Ti+AlCu0.30800H800AT0.080.081.001.000.0200.0200.0100.0100.350.3521.021.032

37、.032.00.400.401.000.300.30三、材料标准下表是800系列合金的国际标准产品形式ASTM板、带B409焊管B514*无缝管B163B407棒B408锻件B564标准ASMEAMSSB4095871SB163SB407SB408SB564*只适用于800合金800系列合金的镍含量要比304不锈钢家族高的多，在很多介质情况下，800系列合金和304不锈钢都很相似，例如在很多工业气体和化工介质如硝酸和有机酸中，它们有相当的性能。不论是800系列合金还是304不锈钢都不可以使用在硫酸环境下，除非是低温、低浓度的情况。象奥氏体不锈钢一样，800系列合金如果在538-760弋范围内加

38、热时间过长，则在合金的晶界会析出铬的碳化物，让合金出现敏化现象，使合金在象酸洗的环境和65%硝酸环境中产生晶间腐蚀。800系列合金虽然对氯离子应力腐蚀开裂没有免疫力，但是对其耐蚀性能还是很好的。在石油、化工、食品、纸浆和造纸等工业领域有良好的耐蚀性能。显然800系列合金可以在使普通奥氏体不锈钢应力腐蚀断裂的中等腐蚀环境下使用。然而，800系列合金对MgCl2溶液的应力腐蚀断裂没有免疫力。800合金最典型的应用是高温下的应用，如焚烧炉元件、石化重整装置、加氢裂化管件、常规电厂和核电站的过热蒸汽处理设备。高含量的铬和镍使800系列合金对氧化和碳化有良好的抵抗力。800系列归纳起来有如下特性：1、按

39、ASME标准在899弋下应用有很高的设计强度；2、管子可应用在982弋以下的温度；3、在1038弋温度下仍有抗氧化性;耐氯离子腐蚀。五、力学性能800系列合金的典型室温力学性能如下表所示.其中800合金在982X退火,800H和800AT合金在11495火，退火温度不同主要因为材料的强度不同的缘故。800合金的力学性能测试温度(C)0.2%屈服强度(MPa)抗拉强度(MPa)延伸率65(%)2129560044932745634326023452539427230514405382194963964920037256760156221858169817191800H和800AT的力学性能测试温

40、度(C)0.2%屈服强度(MPa)2120093166316131427125538114649102760998718098261抗拉强度(MPa)延伸率65(%)5315249053459534545343851384502237812812070120六、加工和热处理1、冷成形800系列合金表现出优良的成形性能，高镍含量阻止奥氏体向马氏体的转变，在301和304不锈钢冷加工时就可能产生这种转变，大范围的成形操作会使合金表面产生波纹状的“橘皮”现象，主要因为其晶粒较大的缘故，但这种现象对材料的性能并没有坏处。2、热处理800合金的退火处理一般在982-1038弋之间，目的主要是细化晶粒。8

41、00H和800AT的热处理温度一般在1121-117TC之间进行J除软化材料目的之外，还有就是使材料的晶粒长大，改善抗蠕变和应力断裂性能。3、焊接800系列合金可以使用GTAW或MIG等焊接方法焊接。现在有大量的焊条和焊丝可以用来焊接800合金。800合金的焊缝附近会产生紧密的氧化物，只可以打磨去除。另外焊接时最好采用惰性气体保护焊。31 (monel400)一、引言蒙乃尔400是一种单相固溶体Ni-Cu合金，它在很多介质环境下有良好的耐蚀性能。从轻微的氧化性介质环境到中性环境，到适宜的还原性环境，都有良好的耐蚀性能。这种合金作为耐蚀材料使用有很长的历史。在20世纪早期，人们就试图以高含量铜的

42、镍矿石来冶炼合金，如今的蒙乃尔400中镍铜含量的比例还和当初的矿石相似。和商业纯镍一样，蒙乃尔400在退火状态下的强度很低，因为这个原因，此材料常常要求回火处理，以提高其强度。其特性可以归纳为如下几点：在海洋和化工环境下有良好的耐蚀性能；2、对氯离子应力腐蚀开裂很不敏感；3、从零度以下到550X都有良好的机械性能;4、被ASME认可可以用作在-10425弋下的压力容器;良好的加工和焊接性能。二、化学成分儿素NiFeCMnSiCuAlS最小63.01.028.0取大2.50.151.250.534.00.50.02三、材料标准产品形式ASTM板材和带材B127无缝管B163B165棒材和锻件B1

43、64B564丝标准ASMEAMSSB1274544SB1634574SB165SB1644675SB56447304731ASTM:美国材料试验协会标准；ASME:美国机械工程师协会标准；AMS:美国军标、物理性能密度：8.8g/cm3熔点范围：13001350X温度C比热(J/kg-k)热传导系数(W/m-k)-13022-7524204302610044529.52004653330047836.5400490405004460048.5700528005690058电阻率弹性模量热膨胀系数(pQcm)(Gpa)(20CT)10-6k11.512.151.31825418013.955.5

44、17715.557.517015.858.516516.06015016.361.816.663.517.065.517.467.517.5五、性能和应用蒙乃尔400对中性环境和碱、盐环境有优异的耐蚀性能，现在已成为盐厂的标准应用材料。这种合金材料是少有的几种可以耐氟、氢氟酸、氟化氢或它们的衍生物的金属。它在烧碱中也很耐蚀，在海水环境中有和铜基合金相似的耐空泡腐蚀性能，在硫酸、盐酸等环境中，尤其是没有空气中的情况下，效果更好。但是，由于材料中不含Cr，在氧化性环境中腐蚀率会大大增加。虽然蒙乃尔400对氯离子应力腐蚀开裂具有很好的抵抗力，但是在有汞或潮湿暴露的氟化氢气体的环境中会产生应力腐蚀开裂

45、。此时要注意对材料进行消应力热处理。其典型的工程应用如下：1、电站的给水和蒸汽发生器管道系统；2、盐厂的加热器和蒸发器主题部分；3、硫酸和氢氟酸的烷化装置；4、工业换热器；5、原油蒸馏装置中的复合板；6、近海装置的防浪罩；7、海水系统中推进器和泵的轴；8、核燃料生产中的铀和同位素分离系统；9、烃氯化生产中的泵和阀；10、MEA再沸器管道。六、力学性能仅为英国国家标准规定室温下的最小力学性能状态标准抗拉强度(MPa)0.2%屈服强度(Mpa)1.0%屈服强度(MPa)延伸率65(%)布氏硬度(HB)退火DIN45018021035150ASTM、ASMEBS480195220*35消应力DIN5

46、5030025170VdTuV-Wbl58040018ASTM、ASMEBS55060027541520硬化DIN7006503210ASTM、ASME6907606202*德国国家标准VdTOV-Wbl中的最小力学性能退火状况最小0.2%屈服强度抗拉强度温度。C100200300400425100200300400425MPa150135130130130420390380370360ISO标准V形槽冲击强度：(平均值)退火状态2150J/cm2应力消除状态X100J/cm2400刃戶sassffsiss-ISSRSSMiM3KssS3-n3SB9SS4Ssss尸1Hs400smXOOIBO

47、nsaffiinBmSs53ispSBSm102521200rtN画當。、S3BHBon*sss1upiis4i:ar100mmm參60字。莒谿3画SIsssSHSH、BisHSBsstHwsaMBSP31HsssssWXMawx3BHiB389s4Hsian3Bi3sKBS、9sSmlBmions123h3a賈5,s81silsiasssss、missffiFiHsp、amHMissi、1:asssasffls.I、dsss、sss、iHdaBs3asIdafflfflHi-asrsfSHS517,sv.alhrl73I4&MIPffJ*S93fl?-工-HI-n(60,70。)860%口蓉

48、醫aBafl書GTAWaIEIs當ERNicu7iSSSB、is36rfa-*XT9V25?33rrTCitoce*1500弋时.界面上的16MnR就会出现一个熔化区。而Fe和Ta在1460弋时将发生共晶反应，产生Fe2Ta脆性金属间化合物，在焊接应力作用下，很容易产生裂纹并且在界面上钽的一侧会向钽焊缝熔池方向扩展，严时会产生贯穿性的裂纹，这时基层被熔化的铁将穿过贯穿性裂纹向钽焊缝熔池中扩散，并与钽发生反应生成Fe2Ta脆性化合物,使焊缝开焊枪1TdFl6迪合扳埠揺示意国为了防止产生这种现象的首要因素就是适当增加复层厚度或采取其他措施降低界面温度，例如在界面预先复合异常外一层其它导热迅速的金属

49、，以便把焊接时产生的热量向四周迁移。关于复层厚度和复合板可焊性的关系，经过大量试验，可以建立一个界面温度Ts与复层厚度h之间关系的模型。如图2。2界面逞度与豈层厚度的其系当hM20mm时”界面钢发生熔化铁扩散到焊缝中”焊缝出现裂纹。当h2.0mm时，可以实现钽钢复合板的焊接，且复层厚度越大，可焊性越好。一般情况下，复层厚度选用2.54.0mm为宜。而用作衬里时，则用0.30.5mm即可。锆(zirconium一、引言锆是一种活性金属，很容易产生氧化反应。如在室温下就能和空气里的氧起反应，形成一层氧化物保护膜。这层保护膜给了锆和锆合金最好的防腐能力。此氧化膜可以通过热处理工艺来进一步加强，表面显

50、微硬度大致可以达到维卡硬度计480（洛氏硬度C标度47）。处理适当的加强氧化膜如同优良的轴承面，可以抵御各种不同介质的腐蚀，给高速系统设备带来相当强的耐磨能力，同时也给某些高腐蚀环境带来强大的抗腐蚀能力。锆对还原性环境的耐蚀性非常好，对大多数酸的抗蚀能力优良，其中对小于10%的沸腾硫酸有良好的耐蚀性能对1040%的硫酸可适用至100弋，对5060%的硫酸可适用至60X,对7080%的硫酸可适用至35丈，只在氢氟酸、浓硫酸.王水等介质中腐蚀严重。对氧化性环境如硝敢铬酸也有良好的耐蚀性但如含有氯化物（如FeCl3,CuCl2）,则腐蚀激增。在含有Fe3+和CU2+的环境还会产生孔蚀。对碱液、熔碱、

51、盐液的耐蚀性能优良，但不耐湿氯。在化学工业中主要应用于盐酸、熔碱、醋酸等行业。下表是锆材在醋酸等化工过程中腐蚀数据腐蚀性能表介质浓度,%温度，C时间，h腐蚀速率,mm/a醋酸51001440251001440501001440.000775100144099.5（无水）沸腾1440醋酐65.43%+醋酸34.3%+苯0.27%沸腾1440.0015氯醋酸1001001440二氯醋酸1001001440.214三氯醋酸10010014411.6锆合金即使在低温下也有良好的延展性，以及与其它工程合金相仿的强度。氧元素除了是氧化膜不可缺少的组成成分外，还是锆合金填补结构空隙，增加其强度的合金元素。锆

52、合金在低温下没有从可塑到脆化的倾向。二、化学成分锆合金的锆、铪总含量达95.5%到99.2%。其中铪的含量最高可以达到4.5%。非核用锆合金分为两个级别：Zr702和Zr705，这两种级别的材料都具有优良的防腐蚀性能，只在物理性能和机械性能方面稍有不同。Zr702是商用材料,Zr705则是锆和铌的合金，以增强其强度和改善其模锻的性能。表1列出了锆合金的化学成分。其中铪含量的变化对材料物理性能、机械性能和防腐性能没有大的影响。表1化学成分级别Zr702Zr705儿素重量重量锆+铪最低99.295.5铪最高4.54.5铁+铬最高0.200.20锡最高-氢最高0.0050.005氮最咼0.0250.

53、025碳最高0.050.05铌-2.03.0氧最高0.160.18三、热力学性质锆及锆合金的热力学性质如下表所示。项目Zr702Zr705熔点1852C1840C比热KJ/Kg-K(0-100C)0.28470.2805蒸汽压mmHg2000C0.013600C900-导热系数W/m-K(300-800K)2217.1热膨胀系数10-dc38C5.83.6149C6.34.9260C7.05.6371C7.45.9熔化潜热Cal/gm60.4蒸发潜热Cal/gm1550-、机械性能表1列出了锆及锆合金的物理性能。从表中可以看出：锆及锆合金的弹性模量随着温度升高而迅速减小。锆及锆合金的比重要比以

54、镍铁为主的不锈钢合金低20%多。图1、图2和表2显示了典型的锆及锆合金在退火后的机械性能数据。这些图表的永久变形测定法测定的。和大部分有色金属一样，锆及锆合金逐渐地从弹性过度到塑性。其某些物理和力学性能受到有向性的影响。这些性能包括热膨胀、屈服强度、极限抗拉强度、延伸率、缺口韧性和弯曲塑性都随方向不同而有不同程度的变化。据显示了不同温度下纵向和横向性能的平均。屈服强度和延伸率数据是用0.2%两个级别的锆及锆合金的延伸率都随温度的增高而有明显的增加。这个延展性的增加和摄氏204度时的低屈服强度，为某些成形制造减少了工艺上的困难。表1物理性质项目Zr702Zr705室温99.294.738C98.

55、693.893C93.190.5弹性模量，Gpa149C86.987.3204C80.784.2260C75.281.0316C69.977.8371C64.174.7切变弹性模量,Gpa36.234.5泊松比（室温）0.350.33比重g/cm3(20C)6.516.64表2机械性质（冷加工，经退火）项目Zr702Zr705极限抗拉强度（Mpa）屈服强度（Mpa）延伸率0.2%永久变形法（）极限抗拉强度（Mpa）屈服强度（Mpa）延伸率0.2%永久变形法（）ASTM最低值3792071655237916室温468.1321.128.9615.0506.118.893C364.0267.531

56、.5-149C303.7195.842.5388.9272.331.7204C229.6139.349.0-260C200.6128.949.0326.1195.828.9316C197.997.240.1371C156.582.044.1五、热处理1、退火冷加工的纯锆，其消应力退火温度约为300乜为降低其腐蚀和吸氢速率及稳定组织，一般都在冷加工后进行消应力退火。消应力退火后，锆合金强度变化不大，而塑性明显提高。2、淬火锆在迅速冷却时，可能发生切变型马氏体的转变，一般来说，锆及其合金在B区淬火可得到一定程度的硬化。如含有002%C,0.03%O,0.135%Al及微量其他杂质的晶条锆在1000

57、弋淬火，抗拉强度从269Mpa上升到310Mpa,400弋回火后强度还会增加。3、淬火时效在研究和使用过程中发现Zr705是典型的通过淬火时效而强化的合金。大量的试验结果也表明：热处理规范强烈地影响着Zr705合金的力学性能.腐蚀性能等，而且也只有通过热处理和冷加工才能得到满意的高强度和高的耐蚀性能。Zr705的溶处理温度通常是880X,保温0.5小时，然后淬火，淬火后的维氏硬度值为2455kg/mm2.时效温度通常是500弋，合金的硬度在最初的3-6小时内增加，然后保持在最大2657kg/mm2（维氏硬度），如在较低的300X和400弋时效，则将缓慢地达到硬度峰锆及锆合金的成品硬化迅速。在5

58、65弋下作半小时至一小时的应力消除热处理就可以把残留应力消除。空Ka”空出图1Zr702EJong=足伸率UTS=极爪抗社注皮YS二屈碾强应 图2Zr705區授，（F）7;应”车超五、美国机械工程师协会允许应力两种级别的锆合金都经批准用于制造按ASME的锅炉与高压容器标准设计的压力容器。Zr705材料则需要在焊接后14天内作应力消除热处理。表3列出了根据ASME锅炉与高压容器标准第二部分，D段，用2001版对安全系数的重新规定对1997年修订版所要求的允许应力值进行了修改。六、疲劳极限锆合金的疲劳极限（即低于此应力值无破损）和大部分铁合金相似。但在常温下，锆合金在轧制方向的横向上，具有稍高的极

59、限抗拉强度。这个横向上稍高强度的性能和大部分铁合金不同。这是由于密排六方晶体结构的a相锆和体心立方晶体结构的a相铁在定位方向上性能不同而造成的。这个横向强度的增加在应力高于疲劳极限时更明显。图3显示了有缺口和无缺口圆锆试样的S-N强度曲线。理论上的弹性应力集中系数Kt是3.5.强度降低系数Kf，其定义为无缺口疲劳强度与有缺口疲劳强度之比”在室温下其数值为2.6，在400丈时为16。表4列出了非合金典化法制锆和锆合金的疲劳极限数据。表3ASME允许应力值（Ksi）形式级别平辊SB551管材Zr702SB523Zr705管材Zr702SB523Zr705锻件Zr702SB493Zr705棒材Zr7

60、02SB550Zr705Zr702Zr705状态无缝无缝焊接*焊接*100F15.822.915.822.913.419.415.822.915.822.9200F13.719.012.016.611.716.113.719.012.016.6300F11.116.211.116.29.513.711.116.211.116.2400F9.114.39.114.37.812.19.114.39.114.3500F7.712.97.712.96.511.07.712.97.712.9600F6.611.96.611.95.69.76.611.96.611.9700F5.811.35.811.34