耐蝕合金(jin)主(zhu)要(yao)是指鐵鎳基耐蝕合金(jin) Ni≥30% ,Ni+Fe≥60% ,和鎳基耐蝕合金(jin) Ni≥50% 。
(0Cr23Ni60Fe14Al)、 NS 313、Inconel 601合金系一種既耐蝕,又抗(kang)高溫氧化,且具(ju)有較好熱(re)強性的鎳基合金(jin)。
一、化學(xue)成分和組織特點
0Cr23Ni60Fe14Al合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學成分見表3-3-1。從(cong)表中(zhong)可知,合(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)鉻(ge)含量(liang)較高(gao),因(yin)而在(zai)(zai)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)酸(suan)介質中(zhong)耐蝕性(xing)(xing)較好;合(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)(zai)含較高(gao)鉻(ge)量(liang)的(de)同時(shi),還含有鋁,因(yin)而,此合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)抗(kang)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)、抗(kang)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)能也較佳。此合(he)金(jin)(jin)(jin)固(gu)溶態(tai)具有穩定的(de)奧氏體組織(zhi),同時(shi)在(zai)(zai)基體上還有彌散的(de)少量(liang)碳化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)和氮化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)。此合(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)完全不(bu)存在(zai)(zai)脆性(xing)(xing)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)間相(xiang),例(li)如σ相(xiang)。
Inconel 601 ( NS 313) 合金的化學成分 % | |||||||||
牌號 | C | Mn | Si | Cr | Ni | S | P | Al | Fe |
0Cr23Ni60Fe14Al Inconel 601 | ≤0.10 | ≤1.0 | ≤0.5 | 21~25 | 58~63 | ≤0.015 | ≤0.003 | 1.0~1.7 | 余量 |
二、耐腐(fu)蝕性能
0Cr23Ni60Fe14Al合金耐高溫腐蝕,特別是抗高溫氧化的性能優異,最高使用溫度可達1260℃,在一些酸、堿等介質中,例如硝酸、NaOH、稀H3PO4中也具有良好的耐蝕性。
1. 抗氧化性
圖 3-3-30、圖 3-3-31 和 圖 3-3-33 系(xi) 0Cr23Ni60Fe14Al合(he)(he)金與 0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)、0Cr20Ni32Fe (Inconel 800)兩種合(he)(he)金高溫(wen)(wen)抗(kang)(kang)氧化性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)比較結果,由圖可(ke)以看出,即使加熱到(dao)1260℃,0Cr23Ni60Fe14Al合(he)(he)金仍具有良好的(de)(de)(de)抗(kang)(kang)氧化性(xing)。這主要(yao)是此合(he)(he)金表(biao)面在(zai)高溫(wen)(wen)下能(neng)夠形成非常致密且(qie)黏附性(xing)好的(de)(de)(de)氧化膜(mo)。圖3-3-32系(xi)國內在(zai)1150℃對 0Cr23Ni60Fe14Al所進行(xing)的(de)(de)(de)抗(kang)(kang)氧化性(xing)試驗(yan)結果。顯然此合(he)(he)金的(de)(de)(de)抗(kang)(kang)氧化性(xing)能(neng)與其(qi)他鎳基高鉻耐(nai)蝕(shi)合(he)(he)金相(xiang)比處于同(tong)一水平。
2. 抗(kang)硫化(hua)性能
在1.5%H2S+98.5%H2氣中,于650~750℃中進行的試驗結果見圖3-3-34。由圖可知,0Cr23Ni60Fe14Al合金具有較好的抗硫化性能。
3. 耐全(quan)面腐蝕性(xing)能
在一些酸、堿、鹽介質中,0Cr23Ni60Fe14Al合金的耐蝕性與0Cr15Ni75Fe合金相近。因此,0Cr15Ni75Fe合金的耐蝕性數據也可供參考。0Cr23Ni60Fe14Al合金在一些介質中耐蝕性數據見表3-3-12~表3-3-14。圖3-3-35系國產合金在沸騰65%HNO3中和1150℃高溫玻璃中進行的腐蝕試驗結果。
4. 耐應力腐蝕性能
0Cr23Ni60Fe14Al合(he)金中的(de)高(gao)鎳(nie)含量,故其耐氯化物(wu)、氫氧(yang)化物(wu)的(de)應力腐蝕性能也(ye)很好。表 3-3-15 是一些試驗結果(guo)。
三、力學(xue)性能
表3-3-16系0Cr23Ni60Fe14Al合金在熱加工和固溶狀態(tai)下,一些冶金產(chan)品(板(ban)、棒、管、絲等)的(de)室溫力(li)學性能(neng)。
圖3-3-36和圖3-3-37經不同溫度固溶(rong)處(chu)理的0Cr23Ni60Fe14Al合金棒材的高溫力學性能,試驗用(yong)棒材尺寸為(wei)Φ16mm。
表(biao)3-3-17和表(biao)3-3-18系0Cr23Ni60Fe14Al合金的沖擊韌性。由表(biao)可(ke)知,即(ji)使經過(guo)中溫(540~870℃)長期時(shi)效,此合金仍無脆化傾向(xiang)。
圖(tu)3-3-38和(he)圖(tu)3-3-39分別(bie)(bie)為(wei)此(ci)合金(jin)的旋轉、懸(xuan)臂梁(liang)疲勞(lao)試驗結果。圖(tu)3-3-40 和(he)圖(tu)3-3-41分別(bie)(bie)為(wei)0Cr23Ni60Fe14Al合金(jin)的高溫蠕(ru)變和(he)高溫持久性能。從圖(tu)3-3-41可(ke)知(zhi),980℃固溶較(jiao)1150℃固溶處理具有(you)更高的持久強度(du)。
四、物理性能
物理性能見表 3-3-19
五(wu)、焊接(jie)性能
0Cr23Ni60Fe14A1合金具有良(liang)好的可焊(han)(han)性(xing)。表(biao)3-3-20系(xi)根據使用環境所推薦的焊(han)(han)接(jie)條件(jian)、焊(han)(han)接(jie)方(fang)法和(he)焊(han)(han)條、焊(han)(han)絲選擇。
六、冷(leng)熱(re)加(jia)工及成型性能
0Cr23Ni60Fe14Al合金具(ju)有良(liang)好(hao)的(de)(de)冷(leng)、熱(re)加(jia)工(gong)(gong)性(xing)能(neng)。適宜的(de)(de)熱(re)加(jia)工(gong)(gong)變形(xing)溫度為870~1230℃。當(dang)大變形(xing)量加(jia)工(gong)(gong)時(shi),要在1040~1230℃間(jian)進(jin)行。由于(yu)此合金在650~871℃間(jian)有一低塑性(xing)區(qu),因此,熱(re)加(jia)工(gong)(gong)變形(xing)不能(neng)在此溫度范圍內進(jin)行。熱(re)加(jia)工(gong)(gong)后的(de)(de)冷(leng)卻速度一般沒有限制,但為了防止敏化,冷(leng)卻過程中通過540~760℃時(shi)要盡量快。圖3-3-42系0Cr23Ni60Fe14Al合金加(jia)工(gong)(gong)硬化性(xing)能(neng),顯然(ran),0Cr23Ni60Fe14Al 合金的(de)(de)此種(zhong)性(xing)能(neng)與前述0Cr15Ni75Fe極相近。
七、熱處(chu)理
0Cr23Ni60Fe14Al合金的熱處(chu)理工藝為1100~1150℃左右(you)加熱后急冷(leng)。在某些條件下亦可(ke)在980℃左右(you)加熱后空冷(leng)。
八、應用
由于 0Cr23Ni60Fe14Al 合(he)金具有良好的抗氧(yang)化(hua)性(xing)和耐腐(fu)蝕性(xing),因而主(zhu)要用于加熱(re)設(she)備、化(hua)學工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)、環境污(wu)染控(kong)制、蘭、航天以及動力工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)中。例(li)如,制造退火(huo)、滲碳、氮化(hua)等(deng)(deng)熱(re)處理(li)設(she)備、部件(jian)(jian);備種工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)爐(lu)用輻(fu)射(she)管(guan)(guan)、套(tao)筒、火(huo)焰屏蔽、燃(ran)氣(qi)噴嘴、電阻加熱(re)元件(jian)(jian)、電阻絲套(tao)管(guan)(guan);工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)用冷受器管(guan)(guan)、儲(chu)酸生產中的一些設(she)備部件(jian)(jian)等(deng)(deng)。0Cr23Ni60Fe14AI合(he)金的治金產品(pin)(pin)有板、管(guan)(guan)、絲、帶、棒、鍛(duan)件(jian)(jian)等(deng)(deng)各種產品(pin)(pin)。