哈氏合金是鎳基合金的一種,目前主要分為B、C、G三個系列,它主要用于鐵基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不銹鋼、非金屬材料等無法使用的強腐蝕性介質(zhì)場合,在國外已廣泛應(yīng)用于石油、化工、環(huán)保等諸多領(lǐng)域。其牌號和典型使用場合如下表所示。
為改善哈氏合金的耐蝕性能和冷、熱加工性能,哈氏合金先后進行了三次重大改進, 其發(fā)展過程如下:
B系列 :B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
C系列 :C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
G系列 :G → G-3(00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30(00Cr30Ni48Mo7Cu)
目前使用*泛的是第二代材料N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)、N06455(C-4)和N06985(G-3)。第三代材料N10675(B-3)、N10629(B-4)、N06059(C-59)處于推廣階段。由于冶金技術(shù)的進步,近年來出現(xiàn)了多個牌號的含~6%Mo的所謂“超級不銹鋼",替代了G系列合金,使得G系列合金的生產(chǎn)和使用迅速下降。
二、典型哈氏合金化學(xué)成分
三、力學(xué)性能
哈氏合金的力學(xué)性能非常突出,它具有高強度、高韌性的特點,所以在機加工方面有一定的難度,而且其應(yīng)變硬化傾向,當(dāng)變形率達(dá)到15%時,約為18-8不銹鋼的兩倍。哈氏合金還存在中溫敏化區(qū),其敏化傾向隨變形率的增加而增大。當(dāng)溫度較高時,哈氏合金易吸收有害元素使它的力學(xué)性能和耐腐蝕性能下降。
四、常用哈氏合金
1:Hastelloy B-2 alloy(哈氏B-2合金)
一、耐蝕性能
哈氏B-2合金是一種有極低含碳量和含硅量的Ni-Mo合金,它減少了在焊縫及熱影響區(qū)碳化物和其他相的析出,從而確保即使在焊接狀態(tài)下也有良好的耐蝕性能。 ,哈氏B-2合金在各種還原性介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,能耐常壓下任何溫度,任何濃度鹽酸的腐蝕。在不充氣的中等濃度的非氧化性硫酸、各種濃度磷酸、高溫醋酸、甲酸等有機酸、溴酸以及氯化氫氣體中均有優(yōu)良的耐蝕性能,同時,它也耐鹵族催化劑的腐蝕。因此,哈氏B-2合金通常應(yīng)用于多種苛刻的石油、化工過程,如鹽酸的蒸餾,濃縮;乙苯的烷基化和低壓羰基合成醋酸等生產(chǎn)工藝過程中。但在哈氏B-2合金多年的工業(yè)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn):
(1)哈氏B-2合金存在對抗晶間腐蝕性能有相當(dāng)大影響的兩個敏化區(qū):1200~1300℃的高溫區(qū)和550~900℃的中溫區(qū);
(2)哈氏B-2合金的焊縫金屬及熱影響區(qū)由于枝晶偏析,金屬間相和碳化物沿晶界析出,使其對晶間腐蝕敏感性較大;
(3)哈氏B-2合金的中溫?zé)岱€(wěn)定性較差。當(dāng)哈氏B-2合金中的鐵元素含量降至2%以下時,該合金對β相(即Ni4Mo相,一種有序的金屬間化合物)的轉(zhuǎn)變敏感。當(dāng)合金在650~750℃溫度范圍內(nèi)停留時間稍長,β相瞬間生成。β相的存在降低了哈氏B-2合金的韌性,使其對應(yīng)力腐蝕變得敏感,甚至?xí)斐晒螧-2合金在原材料生產(chǎn)(如熱軋過程中)、設(shè)備制造過程中(如哈氏B-2合金設(shè)備焊后整體熱處理)及哈氏B-2合金設(shè)備在服役環(huán)境中開裂。
現(xiàn)今,我國和世界各國的有關(guān)哈氏B-2合金抗晶間腐蝕性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法均為常壓沸騰鹽酸法,評定方法為失重法。由于哈氏B-2合金是抗鹽酸腐蝕的合金,因此,常壓沸騰鹽酸法檢驗哈氏B-2合金的晶間腐蝕傾向相當(dāng)不敏感。國內(nèi)科研機構(gòu)用高溫鹽酸法對哈氏B-2合金進行研究發(fā)現(xiàn):哈氏B-2合金的耐蝕性能不僅取決于其化學(xué)成分,還取決于其熱加工的控制過程。當(dāng)熱加工工藝控制不當(dāng)時,哈氏B-2合金不僅晶粒長大,而且晶間會析出現(xiàn)高Mo的σ相,此時,哈氏B-2合金的抗晶間腐蝕的性能明顯下降,在高溫鹽酸試驗中,粗晶粒板與正常板的晶界浸蝕深度相差約一倍左右。
二、物理性能
哈氏B-2合金的物理性能如下表所示。密度:9.2g/cm3, 熔點:1330~1380℃,磁導(dǎo)率:(℃,RT)≤1.001