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Incoloy 800H

 (1Cr20Ni32Fe ) 、NS 112、Incoloy 800 合金的質量分數含碳小于0.1%,含鉻20%左右，含鎳32%左右，并含少量鋁、鈦的鐵-鎳耐蝕合金是Ni-Fe-Cr系合金的代表性牌號，通稱Incoloy 800合金。此合金是 為了節約鎳基合金中的Ni于1949年發展的。隨著化學加工業和核動力工業的發 展，需要量的在各種腐蝕環境下工作的換熱設備。長時間以來，換熱設備水側所 引起的應力腐蝕破裂事故嚴重威脅著設備的安全運行和影響生產廠的經濟效益, 尋求一個適用性寬廣的耐應力腐蝕破裂合金受到工業界的普遍關注。在一些高溫高壓水中，在Ni-Fe-Cr合金體系中由于存在著一個既不產生穿晶又不產生晶間應力腐蝕破裂的Ni區間，而且Cr20Ni32Fe合金的鎳含量恰好處于此區間（圖10-1）, 且價格又遠低于鎳基合金，因此這類合金得到了深入的研究和發展，派生出許多合金牌號，按化學成分和用途至少可將Cr20Ni32型合金劃分成標準型、高碳型、中碳型和低碳型四種。

  標準(zhun)型是早期的Cr20Ni32型合金，碳含量0.1%。

  高(gao)碳型合(he)金的碳含量(C)處于0.05%~0.1%之間。主(zhu)要用于600℃以上， 具有粗晶粒、高(gao)蠕變強度的特點。在化工(gong)、電廠、石油化學工(gong)業中的過熱(re)器、再熱(re)器、高(gao)溫加熱(re)、轉化、裂解爐(lu)管等方面(mian)應(ying)用。

  中碳(tan)(tan)型合(he)金的(de)碳(tan)(tan)含量在0.03%~0.06%范圍之間，具有(you)中等晶粒度，一 般用于350℃~600℃ 使用的(de)過熱(re)器(qi)(qi)、再熱(re)器(qi)(qi)等熱(re)強部件。也適(shi)用于高溫(750℃)氣(qi)冷堆換熱(re)器(qi)(qi)。

  低碳型(xing)有時也稱改良型(xing)。它是標準型(xing)合(he)金(jin)Cr20Ni32Fe合(he)金(jin)的(de)改進(jin)和(he)發展。我 國鋼標號為(wei)00Cr20Ni32AlTi。碳含量(liang)(C)低于0.03%并要求(qiu)控制合(he)金(jin)中的(de)Ti/C和(he)Ti/C+N比(bi)值以(yi)及Al、Co等含量(liang)。此合(he)金(jin)的(de)特點(dian)是超低碳、細(xi)晶粒，充分穩定化、耐應力腐蝕性能優(you)良,低碳型(xing)合(he)金(jin)使用溫度(du)≤350℃ ,主要用于壓水堆(dui)蒸發器。

一、化(hua)學(xue)成分和組織結構

  經近60年的(de)演變、發(fa)展的(de)各種(zhong)Cr20Ni32合(he)金(jin)的(de)派生牌號(hao)的(de)化學成(cheng)分列于表 10-2。

  表10-2所列合金在高(gao)溫(wen)固溶快冷條件下(xia)的(de)組織為奧氏(shi)體，但在500~900℃ 中溫(wen)加熱，此合金有可(ke)能處于(yu)(yu)雙相區，對于(yu)(yu)Ni處于(yu)(yu)下(xia)限(xian)，Cr處于(yu)(yu)上限(xian)的(de)合金可(ke)能性(xing)更(geng)大。業已發(fa)現，在650℃和750℃長期加熱有δ相析出，但數量較少(shao)，尚(shang)不(bu)足以影響合金的(de)斷裂(lie)性(xing)能。

  合(he)金(jin)的(de)析出(chu)行為C曲線，如圖10-10 所示，析出(chu)相種類和(he)數量(liang)受合(he)金(jin)成分和(he)受熱條件所制約。

二、力學性能(neng)

 1Cr20Ni32Fe( Incoloy 800) 合(he)金的(de)室溫(wen)力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)匯總于表10-3,典(dian)型的(de)室溫(wen)抗(kang)拉和(he)抗(kang)壓強度(du)見表10-4。表10-5為超低碳型 Cr20Ni32Fe合(he)金的(de)室溫(wen)和(he)350℃的(de)力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)。 溫(wen)瞬時(shi)拉伸性(xing)(xing)能(neng)如圖10-11和(he)圖10-12所(suo)示(shi)。Cr20Ni32Fe 合(he)金的(de)高(gao)溫(wen)長時(shi)力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)見表10-6、圖10-13和(he)圖10-14。

三、耐蝕性能

  1. 全面腐蝕

  Incoloy 800合金具有良好的耐HNO3、有機酸、除鹵素鹽外的氧化性和非氧化鹽類的腐蝕，在硝酸中，它可經受沸騰溫度70% HNO₃的腐蝕。在各種介質中的耐蝕性見表10-7。

  2. 高溫腐蝕(shi)

  盡管Cr20Ni32Fe合(he)金在濕態介質(zhi)中具(ju)有(you)較好(hao)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)，但此類合(he)金良(liang)好(hao)的(de)耐(nai)高(gao)溫腐蝕(shi)性(xing)(xing)能是其突(tu)出(chu)優點。在高(gao)溫條件(jian)下，由(you)于(yu)合(he)金中具(ju)有(you)較高(gao)的(de)銘含(han)量(liang)和足夠的(de)鎳含(han)量(liang)，使其能形成防護性(xing)(xing)良(liang)好(hao)的(de)氧(yang)化膜(mo)，具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)抗滲(shen)碳(tan)性(xing)(xing)能，是耐(nai)高(gao)溫腐蝕(shi)的(de)良(liang)好(hao)材料，在工業(ye)中得(de)到了廣泛應(ying)用。

  在高溫爐氣中 Cr20Ni32Fe合(he)金的(de)耐蝕(shi)性優于一般(ban)奧氏體(ti)不銹鋼，數據見(jian)表 10-8。

    h₂+H₂S環境，在石油精煉加工中常常遇到含硫化氫的氫氣腐蝕問題, Cr20Ni32Fe合金的耐蝕性優于一般奧氏體不銹鋼，也優于Inconel 600合金，試 驗室試驗結果列于表10-9。

   抗滲碳(tan)性(xing)能，Cr20Ni32Fe具有(you)良好的(de)抗滲碳(tan)性(xing)能，試驗室試驗結果見表 10-10。它(ta)的(de)抗滲碳(tan)性(xing)能優于(yu)常規不銹鋼，相當于(yu)含(han)質量(liang)分(fen)數為25% 鉻的(de)耐髙溫(wen) 腐(fu)蝕的(de)奧氏體(ti)不銹鋼。

  3. 晶間腐蝕

   Cr20Ni32Fe合金在593 ~816℃之間受熱將出現晶間腐蝕（圖1-4）。對含質量分數為0.04%碳的合金試驗結果指出，最敏感的溫度為650℃（見圖10-15）。影響 Cr20Ni32Fe合金晶間腐蝕的因素是合金中的碳含量，Ti/C[Ti/（C+N）]比值、固溶處理溫度和晶粒尺寸等，其根源是由于Cr₂₃C₆在中溫析出所引起的貧鉻所致。盡管此類合金在850℃附近析出TiC沉淀，但不足以解決晶間腐蝕問題。 降低合金中的碳含量，提高合金的穩定化程度即提高Ti/C,控制固溶處理溫度和采取細化晶粒尺寸等措施，可有效地降低合金的晶間腐蝕敏感性，如圖10-16和圖10-17所示。

   4. 應力(li)腐蝕

    a. 高溫(wen)水介(jie)質中(zhong)

   工程實踐和實驗室試驗表明，在高溫水的某些條件下，低碳的Cr20Ni32Fe (00Cr20Ni32AlTi)合金的耐應力腐蝕性能顯著優于18-8型奧氏體不銹鋼.在某些條件下甚至優于00Crl5Ni75Fe( Inconel 600)合金。圖10-18 給出了在316℃和 330℃含100×10^-6Cl^- , 8×10^-6 溶解氧的高溫靜水中的應力腐蝕試驗結果，顯然 00Cr20Ni32AlTi 合金的耐應力腐蝕性能，既優于 18-8、2520、00Cr25Ni25Si2V2Ti 等不銹鋼，又優于Inconel 600和Monel 400合金，但經2500~10000小時試驗，它也產生了晶間應力腐蝕斷裂。

   盡(jin)管Cr20Ni32Fe合(he)(he)金(jin)(jin)表現出(chu)良好的(de)(de)耐(nai)應(ying)力(li)腐蝕(shi)性(xing)(xing)，但此合(he)(he)金(jin)(jin)對應(ying)力(li)腐蝕(shi)并(bing)非免(mian)疫。在(zai)各種高溫水中的(de)(de)耐(nai)應(ying)力(li)腐蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)與合(he)(he)金(jin)(jin)成(cheng)分(fen)、熱處理(li)條件、冷變形等 有密切關系(xi)。試驗結果指出(chu)，降低(di)合(he)(he)金(jin)(jin)中的(de)(de)碳含(han)量(liang)(≤0.03%),提(ti)高鎳含(han) 量(liang)，增(zeng)大(da)Ti/C比(bi)將提(ti)高合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)耐(nai)應(ying)力(li)腐蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)。通常敏化和冷變形對合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)耐(nai)應(ying)力(li)腐蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)有害，但有的(de)(de)試驗結果指出(chu)，650℃長期時效可顯著降低(di)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)應(ying)力(li)腐蝕(shi)敏感性(xing)(xing)。

   b. 苛性水(shui)介質(zhi)中

   在壓水堆蒸(zheng)發器和鈉(na)冷快堆蒸(zheng)發器中，有可能會出(chu)現含NaOH的(de)苛(ke)(ke)性水介(jie)質(zhi)，目前已(yi)遇到(dao)18-8不(bu)銹(xiu)鋼和 Inconel 600合(he)金的(de)苛(ke)(ke)性應力腐蝕破裂問題(ti)。

  大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)研究表(biao)明Cr20Ni32Fe合金(jin)在含(han)NaOH的(de)(de)苛性(xing)水(shui)介質中的(de)(de)耐應力(li)腐(fu)蝕性(xing)能(neng)取決于NaOH濃(nong)度(du)和(he)應力(li)水(shui)平(圖(tu)(tu)10-19 和(he) 圖(tu)(tu)10-20)。 NaOH濃(nong)度(du)和(he)應力(li)水(shui)平愈高，合金(jin)的(de)(de)耐應力(li)腐(fu)蝕性(xing)能(neng)下降。對低(di)碳型的(de)(de)00Cr20Ni32AITi合金(jin)只有(you)在低(di) NaOH濃(nong)度(du)、低(di)應力(li)下才處于免(mian)疫區（見圖(tu)(tu)10-21，該圖(tu)(tu)中NaOH為(wei)質量(liang)(liang)分數）。 因(yin)此，只有(you)在使(shi)用(yong)過程中避免(mian)高應力(li)出現和(he)防(fang)止NaOH濃(nong)縮，才能(neng)保證采用(yong) 00Cr20Ni32AlTi合金(jin)設備的(de)(de)安全(quan)運行。

   c. NaCl溶液中

  在沸騰溫度不同濃度(物質的量濃度)的NaCl溶液中經650℃敏化1小時 的1Cr20Ni32Fe合金的應力腐蝕與電位的關系曲線如圖10-22所示。在MgCl₂中的 SCC行為如圖10-23所示。在此種介質中的耐SCC行為與高性能不銹鋼相同。

四、 熱(re)加工(gong)、冷加工(gong)、熱(re)處(chu)理和焊(han)接性能

   1. 熱加工(gong)

    Cr20Ni32Fe合(he)金(jin)的(de)熱(re)加工(gong)性能良好，類似于一般Cr-Ni奧氏體 不(bu)銹鋼，熱(re)加工(gong)溫度范(fan)圍(wei)為900~1200℃，合(he)金(jin)的(de)熱(re)彎成形通常在1000~1150℃ 范(fan)圍(wei)內(nei)進(jin)行。熱(re)成形后可以空冷(leng)，但為了減輕合(he)金(jin)的(de)晶間腐蝕(shi)傾向，應盡量快速通過540~760℃敏化區。

   2. 冷加工

     合金的冷(leng)加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)型(xing)性能近(jin)似于18-8型(xing)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)，但加(jia)(jia)工(gong)硬化(hua)傾向低于18-8型(xing)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)。盡管(guan)如(ru)此(ci)，在冷(leng)加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)型(xing)過程中，中間軟(ruan)化(hua)退(tui)火常(chang)常(chang)是需(xu)要的，中間退(tui)火溫度(du)(du)與(yu)固(gu)溶退(tui)火溫度(du)(du)相同。

   3. 熱處理

    合金(jin)的固(gu)溶退(tui)火溫(wen)(wen)度在920~980℃ , 一(yi)般控制(zhi)在980℃ ,±10℃保溫(wen)(wen)時(shi)間視產品厚度而定，但保溫(wen)(wen)時(shi)間不(bu)得少(shao)于(yu)10分鐘，對于(yu)高碳(tan)合金(jin)且在550℃以上溫(wen)(wen)度使用者，其固(gu)溶處理(li)溫(wen)(wen)度應為1150~1205℃。消(xiao)除(chu)應力的熱處理(li)，一(yi)般在540℃以上即可產生(sheng)效果，但殘余(yu)應力的完全消(xiao)除(chu)需在高于(yu)870℃的溫(wen)(wen)度進行退(tui)火。

   4. 焊接

    Cr20Ni32Fe型合金焊(han)(han)接(jie)性能良(liang)好，可(ke)釆(bian)用(yong)通常的焊(han)(han)接(jie)方法(fa)進行 焊(han)(han)接(jie)。試驗表(biao)明，釆(bian)用(yong)新2號(hao)焊(han)(han)絲對00Cr20Ni32AlTi合金管材與不銹鋼管板進行 TIG焊(han)(han)接(jie)，取得了滿意的效果。合金的抗(kang)裂(lie)性能良(liang)好，接(jie)頭(tou)的晶間(jian)腐蝕、應(ying)力(li)腐 蝕等亦(yi)近于母材。根(gen)據使(shi)用(yong)條件(jian)可(ke)選用(yong)表(biao)10-11所列(lie)的焊(han)(han)接(jie)材料(liao)。

五、物(wu)理性能

    Cr20Ni32Fe合(he)金的(de)物(wu)理(li)性(xing)能隨合(he)金的(de)成分和試(shi)驗條件(jian)會有微小(xiao)變(bian)化(hua)，但不會有大(da)的(de)變(bian)動。1Cr20Ni32Fe合(he)金(Incoloy 800)的(de)物(wu)理(li)性(xing)能見(jian)表10-12和圖 10-24。

六、應用(yong)

  產品類(lei)型和應(ying)用(yong)舉例：此類(lei)合金(jin)的(de)冶(ye)金(jin)生產工(gong)藝與通常的(de)18-8型奧氏(shi)體不(bu) 銹鋼類(lei)似，可以提供板（中板、薄板）、管（熱擠壓和冷加(jia)工(gong)管）、絲、帶、棒 和鍛件等冶(ye)金(jin)產品，亦可以提供各種鑄件。

  Cr20Ni32Fe合(he)金在含(han)氯化物和低(di)濃度NaOH的(de)苛(ke)性水介(jie)質(zhi)中(zhong)具有優良的(de)耐(nai)應力(li) 腐蝕(shi)性能，廣泛用于制造耐(nai)應力(li)腐蝕(shi)破壞的(de)設(she)備，代替慣用的(de)18-8奧氏體不銹鋼(gang)。

   在動力工業中(zhong)，用以(yi)制造壓水堆(dui)蒸發器、高溫氣(qi)冷(leng)堆(dui)、鈉(na)冷(leng)快堆(dui)換熱(re)(re)器，以(yi) 及過熱(re)(re)蒸汽管。

   在化學加工(gong)業中(zhong)，用以(yi)制(zhi)造(zao)硝酸冷(leng)卻器、醋(cu)酐(gan)裂(lie)化管以(yi)及各種換(huan)熱設備。