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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金 系20世(shi)紀30年代問世(shi)的Hastelloy C系列(lie)中第一個Ni-Cr-Mo(W)型耐(nai)蝕(shi)合金。

一、化學成分和組(zu)織特(te)點(dian)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金的化學(xue)成分見下表

  此合金主要耐(nai)濕(shi)氯(lv)(lv)、各種(zhong)氧化(hua)(hua)(hua)性(xing)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)物（如氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)銅、氧化(hua)(hua)(hua)汞等）、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鹽溶液（如氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鈣、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鎂、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)鉛等）、硫(liu)酸與氧化(hua)(hua)(hua)性(xing)鹽的(de)混合物、亞硫(liu)酸、沸騰溫度(du)的(de)各種(zhong)濃度(du)有機(ji)酸的(de)腐蝕，以及耐(nai)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)物和海水的(de)點蝕等。

 根據Ni-Cr-Mo三元合金相圖，此合金僅在≥1150℃時才具有均勻的單相固溶體組織。而當溫度低于1150℃,特別是在700~1050℃時，此合金中便有大量碳化物（M₆C、M₂C、M₂₃C₆)和金屬間相（o、μ、P)等析出，不僅導致合金的耐蝕性下降，而且還會產生嚴重的脆化傾向。

二、耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能

 1. 在海水中

 0Cr16Ni60Mo16W4合金浸入海水中，經(jing)10年的試驗(yan)結果表明，其腐蝕速率≤0.025mm/a,而且沒(mei)有點蝕產生。

 2. 在硫酸中(zhong)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在室溫下各種濃度的H₂SO₄中，其耐蝕性良好（≤0.025mm/a),而且充人空氣對其耐蝕性無影響。圖3-5-7系0Cr16Ni60Mo16W4合金在H₂SO₄中試驗的結果。顯然，在70℃以下的任何濃度H₂SO₄中，0Cr1Ni60Mo16W4合金均耐蝕。在發煙硫酸中的試驗表明，0Cr16Ni60Mo16W4在一些條件下也耐蝕，見表3-5-7。

 3. 在鹽酸中

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金耐鹽酸腐蝕的性能雖然低于鎳鉬合金，但在各種濃度室溫鹽酸中，腐蝕速率不高于0.10mm/a;在65℃的鹽酸中，腐蝕速率也≤0.5mm/a; 當鹽酸中充入空氣時，耐蝕性只在室溫以上的鹽酸中才稍有降低。此合金對氧的敏感性遠遠低于鎳鉬合金，當酸中有FeCl₃、CaCl₂等氧化性鹽時，此合金的耐全面腐蝕性能稍有降低。圖3-5-8系0Cr16Ni60Mo16W4 合金在鹽酸中進行腐蝕試驗的結果。在不同氣氛下的鹽酸中，0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蝕情況見表3-5-8。

 4. 在氫(qing)氟酸中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)在(zai)HF酸(suan)中，隨溫(wen)度(du)升高(gao)，其(qi)耐蝕(shi)性下(xia)降。HF酸(suan)的恒沸點濃(nong)度(du)約為(wei)36%,沸點為(wei)112℃.更高(gao)濃(nong)度(du)的HF酸(suan)只有(you)通(tong)過(guo)無水(shui)HF溶于水(shui)才能獲得。表3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)在(zai)不同(tong)濃(nong)度(du)、溫(wen)度(du)和(he)不同(tong)試驗(yan)條件下(xia)的結果。在(zai)室溫(wen)HF酸(suan)中，此合(he)金(jin)的腐(fu)蝕(shi)速(su)率不超過(guo)0.25mm/a,隨溫(wen)度(du)升高(gao)和(he)充入空氣0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)的腐(fu)蝕(shi)速(su)率會有(you)所(suo)增加(jia)。

  5. 在磷酸中

  磷酸的腐蝕性與磷酸的制取方法關系密切。一般濕法磷酸較普通磷酸具有更大的腐蝕性。這是因為濕法磷酸含有游離的F^-、Cl^-離子和SO₂^-4。圖3-5-9和表3-5-10系0Cr16Ni60Mo16W4合金在各種H3PO4中的試驗結果。由圖表可知，除高溫H₃PO₄外，0Cr16Ni60Mo16W4合金在許多條件下耐蝕性是良好的。試驗還表明，即使在沸騰溫度下的55%H3PO4+0.8%HF的條件下，0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蝕速率也不超過0.75mm/a。表3-5-11系在含HF的磷酸和濕法磷酸中的試驗結果。顯然，0Cr16Ni60Mo16W4合金在這些條件下具有相當好的耐蝕性。特別是在濕法磷酸生產過程中，耐蝕性極佳。

  6. 在亞硫(liu)酸中

  亞硫酸的氧化性要高于H₂SO₄.因此，Cr≥15%的0Cr16Ni60Mo16W4合金在該介質中，在任何濃度和溫度下都是耐蝕的。

  7. 在硝酸中

  雖然0Cr16Ni60Mo16W4合金能夠耐室溫下所有濃度的HNO₃或較高溫度下、低濃度的HNO₃,但是，由于許多不銹鋼可耐此種酸的腐蝕而且價格遠比0Cr16Ni60Mo16W4低廉，因此，在耐HNO₃ 材料中一般不選用0Cr16Ni60Mo16W4(除非在耐HNO3的同時，還要求耐一般不銹鋼和低牌號的合金無法解決的腐蝕介質）。

 8. 在含硝酸的混酸中

 HNO₃+HF酸是冶金廠酸洗工藝和核燃料處理工藝中經常遇到的介質。Ni-Cr-Mo合金，包括0Cr16Ni60Mo16W4的耐蝕性隨溫度和介質濃度，特別是混酸中HNO₃濃度的增加而提高。表3-5-12系一些試驗結果。HNO₃+HCl酸的腐蝕性很強，特別是王水（HCl ：HNO₃=3 ：1),當高于室溫時，任何一種Ni-Cr-Mo合金都無法耐蝕，見表3-5-13。

 9. 在鉻酸中

 鉻酸(suan)雖然是強氧化性酸(suan)，但其離子化傾向并不大(da)。因此，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金在中等(deng)溫(wen)度(du)的任何濃度(du)下是耐蝕(shi)性的。表3-5-14 列出了一(yi)些試驗結果。

 10. 在一些有機酸及其混合物中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)在(zai)甲(jia)酸(suan)(suan)、醋酸(suan)(suan)等有(you)機酸(suan)(suan)及其混合(he)物中的耐(nai)蝕性(xing)見表 3-5-15 ~ 表3-5-20 。顯然(ran)，在(zai)所試驗的條件下(xia) （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)具有(you)非常好和比較好的耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)。

 11. 在鹵素氣體中

  除氟氣外(wai)，0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)耐(nai)干(gan)的(de)氯(lv)、溴、碘的(de)腐蝕(shi)。當有水(shui)分存在(zai)(zai)時，例如在(zai)(zai)濕(shi)(shi)氯(lv)中，僅能用于≤40℃.在(zai)(zai)濕(shi)(shi)氯(lv)中的(de)試(shi)驗結果見表3-5-21.顯然(ran)，在(zai)(zai)大多數情況下，Ni-Cr-Mo(W)合金(jin)具(ju)有非常優異的(de)耐(nai)蝕(shi)性。因而，耐(nai)干(gan)、濕(shi)(shi)氯(lv)氣的(de)腐蝕(shi)是高鉬含量的(de)Ni-Cr-Mo(W)耐(nai)蝕(shi)合金(jin)的(de)一個重要特性。表3-5-22是在(zai)(zai)含氯(lv)氣的(de)水(shui)溶(rong)液中Ni-Cr-Mo合金(jin)耐(nai)蝕(shi)性的(de)試(shi)驗結果。

 12. 在(zai)HF氣體中(zhong)

  0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金耐高溫 HF氣腐蝕(shi)的性(xing)能優良(liang)，它(ta)可(ke)允許(xu)在≤750℃的HF氣中(zhong)使(shi)用，而且氧(yang)的存在對0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金并無明顯影響。國內一些試驗結果見(jian)圖(tu)(tu)3-5-11和圖(tu)(tu)3-5-12。

 13. 晶間腐(fu)蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金經過(guo)600~1150℃敏化處理或焊接，在一些介(jie)質，例如鹽(yan)酸(suan)、鉻酸(suan)、碳酸(suan)中(zhong)會產生(sheng)晶(jing)間(jian)腐蝕。圖3-5-13系在10%沸騰鹽(yan)酸(suan)中(zhong)的(de)試驗(yan)結(jie)果。由圖可知，此(ci)(ci)合(he)金敏化區(qu)范圍較寬。在此(ci)(ci)區(qu)域內(nei)加熱，Cr16Ni60Mo16W4合(he)金不僅產生(sheng)晶(jing)間(jian)腐蝕，耐(nai)蝕性下(xia)降(jiang)，而且還伴(ban)隨著嚴重(zhong)的(de)脆化傾(qing)向(xiang)。試驗(yan)表(biao)明(ming)，隨腐蝕介(jie)質的(de)不同，此(ci)(ci)合(he)金的(de)敏化溫度亦異(yi)。

 研究表明，0Cr16Ni60Mo16W4合金產生晶間腐蝕的原因是由于合金在600~1150℃加熱時，有大量碳化物（M₆C、M₂C、M₂₃C₆)和金屬間相（o、Ni7Mo6、μ、P相）沉淀。這些析出相中有的富鉻，有的高鉻，有的既高鉬、又富鉻，它們沿晶界沉淀，導致其周圍鉻、鉬元素貧化。在一些介質作用下，由于貧化區受到優先腐蝕而產生晶間腐蝕。當然，在一些氧化性介質中，0Cr16Ni60Mo16W4合金中碳化物和富鉬相本身的選擇性溶解也是一個原因。

 為了防(fang)止(zhi)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)的(de)晶(jing)間腐(fu)蝕，采取的(de)措(cuo)施(shi)有選用適宜的(de)熱處理（見(jian)本節熱處理工藝）和用低碳(tan)、低硅的(de)第(di)二代合(he)(he)金(jin)00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低碳(tan)、低硅、降鐵、加(jia)鈦和不含鎢的(de)第(di)三代合(he)(he)金(jin)000Cr16Ni63Mo16Ti (Hastelloy C-4)。

 14. 點蝕(shi)

 0Cr16Ni60Mo16W4和其他高鉻、高鉬的Ni-Cr-Mo型耐蝕合金是最耐點蝕的一類合金。無論是在NaCl、FeCl₃等介質中，還是在易產生點蝕的其他介質中，0Cr16Ni60Mo16W4均具有很好的性能。

三(san)、力(li)學性能

  表 3-5-23系(xi) （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的室(shi)溫(wen)和高溫(wen)瞬(shun)時(shi)力學性能。

四、物理性能

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的(de)物理常數見表 3-5-24。

五、焊接性能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊(han)(han)(han)接性能良好，它可采用各種(zhong)通用焊(han)(han)(han)接方法，例如TIG、MIG、電弧焊(han)(han)(han)、電阻焊(han)(han)(han)等焊(han)(han)(han)接而無特殊困難(nan)。焊(han)(han)(han)接時(shi)所用填絲和焊(han)(han)(han)芯一般與(yu)母材相(xiang)同。

六、冷熱加(jia)工及成型性(xing)能

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)(jin)冷加(jia)工(gong)(gong)(gong)并(bing)無特殊困(kun)難(nan)。但是，其(qi)熱加(jia)工(gong)(gong)(gong)則是鎳基耐蝕(shi)合(he)金(jin)(jin)中較困(kun)難(nan)的一(yi)種(zhong)。這(zhe)并(bing)不是由于其(qi)熱塑性(xing)(xing)低，而是由于變形抗(kang)力大，加(jia)工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)藝控制(zhi)要求嚴(yan)格所(suo)致(zhi)。圖(tu)3-5-14和圖(tu)3-5-15系國(guo)內(nei)對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)(jin)的熱塑性(xing)(xing)進行試(shi)驗所(suo)取得的結果。顯然(ran)，電渣重(zhong)熔冶煉可明顯提高此合(he)金(jin)(jin)的熱塑性(xing)(xing)。合(he)金(jin)(jin)鍛態(tai)(tai)的熱塑性(xing)(xing)高于鑄態(tai)(tai)。合(he)金(jin)(jin)的熱加(jia)工(gong)(gong)(gong)及熱成(cheng)型(xing)溫度以1000~1200℃為宜。

七、熱處理工藝(yi)

 適(shi)宜(yi)的(de)熱處理是使0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)獲得(de)良好的(de)耐(nai)(nai)蝕性，特別是耐(nai)(nai)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕性能不可缺(que)少的(de)環(huan)節。試驗表(biao)明，為了使0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)具有良好的(de)耐(nai)(nai)蝕性和塑(su)、韌(ren)性，在(zai)(zai)約1218℃加熱后(hou)急(ji)冷(leng)(leng)是需要的(de)，這既(ji)包括焊后(hou)，也包括熱成型后(hou)。但對于(yu)鑄件(jian)，則建議在(zai)(zai)1177℃加熱后(hou)急(ji)冷(leng)(leng)或空冷(leng)(leng)。

八、應用(yong)

  0Cr16Ni60Mo16W4合金可制成板、棒、帶、絲材，焊管和鑄件。由于高溫變形抗力大，一般不生產無縫管材。此合金由于在各種氯化物，如濕氯、氧化性氯化物（FeCl₃,CuCl₂等）、氯化物鹽（NaCl、CaCl₂、MgCl₂等），以及含各種氧化性鹽的硫酸、亞硫酸、磷酸，各種有機酸、高溫氟化氫等介質中的良好的耐全面腐蝕和局部腐蝕性能，因此可制造耐這些介質腐蝕的各種容器、管道、閥門、塔、槽等。