雙相不銹鋼 雙相不銹鋼（Duplex Stainless Steel，簡稱DSS），指鐵素體與奧氏體各約占50%，一般較少相的含量＊少也需要達到30%的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高，具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優良的耐孔蝕性能，也是一種節鎳不銹鋼。中文名雙相不銹鋼產生時間20世紀40年代誕生地點美國主要特點屈服強度可達400-550MPa雙相不銹鋼從20世紀40年代在美國誕生以來，已經發展到第三代。它的主要特點是屈服強度可達400-550MPa，是普通不銹鋼的2倍，因此可以節約用材，降低設備制造成本。在抗腐蝕方面，特別是介質環境比較惡劣（如海水，氯離子含量較高）的條件下，雙相不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優于普通的奧氏體不銹鋼，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。材料介紹性能特點由于兩相組織的特點，通過正確控制化學成分和熱處理工藝，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優點，它將奧氏體不銹鋼所具有的優良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強度和耐氯化物應力腐蝕性能結合在一起，正是這些優越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結構材料發展迅速，80年代以來已成為和馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型不銹鋼并列的一個鋼類。雙相不銹鋼有以下性能特點：（1）含鉬雙相不銹鋼在低應力下有良好的耐氯化物應力腐蝕性能。一般18-8型奧氏體不銹鋼在60°C以上中性氯化物溶液中容易發生應力腐蝕斷裂，在微量氯化物及硫化氫工業介質中用這類不銹鋼制造的熱交換器、蒸發器等設備都存在著產生應力腐蝕斷裂的傾向，而雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能力。（2）含鉬雙相不銹鋼有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當量值（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）時，雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼耐孔蝕性能與AISI 316L相當。含25%Cr的，尤其是含氮的高鉻雙相不銹鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過了AISI 316L。（3）具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質的條件下，適用于制作泵、閥等動力設備。（4）綜合力學性能好。有較高的強度和疲勞強度，屈服強度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態的延伸率達到25%，韌性值AK（V型槽口）在100J以上。（5）可焊性良好，熱裂傾向小，一般焊前不需預熱，焊后不需熱處理，可與18-8型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。（6）含低鉻（18%Cr）的雙相不銹鋼熱加工溫度范圍比18-8型奧氏體不銹鋼寬，抗力小，可不經過鍛造，直接軋制開坯生產鋼板。含高鉻（25%Cr）的雙相不銹鋼熱加工比奧氏體不銹鋼略顯困難，可以生產板、管和絲等產品。（7）冷加工時比18-8型奧氏體不銹鋼加工硬化效應大，在管、板承受變形初期，需施加較大應力才能變形。（8）與奧氏體不銹鋼相比，導熱系數大，線膨脹系數小，適合用作設備的襯里和生產復合板。也適合制作熱交換器的管芯，換熱效率比奧氏體不銹鋼高。（9）仍有高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性傾向，不宜用在高于300°C的工作條件。雙相不銹鋼中含鉻量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。用途用于煉油、化肥、造紙、石油、化工等耐海水耐高溫濃硝酸等熱交換器和冷淋器及器件。結構與類型編輯雙相不銹鋼由于具有奧氏體+鐵素體雙相組織，且兩個相組織的含量基本相當，故兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點。屈服強度可達400Mpa ~ 550MPa，是普通奧氏體不銹鋼的2倍。與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的韌性高，脆性轉變溫度低，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高；同時又保留了鐵素體不銹鋼的一些特點，如475℃脆性、熱導率高、線膨脹系數小，具有超塑性及磁性等。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的強度高，特別是屈服強度顯著提高，且耐孔蝕性、耐應力腐蝕、耐腐蝕疲勞等性能也有明顯的改善。 雙相不銹鋼按其化學成分分類，可分為Cr18型、Cr23(不含Mo)型、Cr22型和Cr25型四類。對于Cr25型雙相不銹鋼又可分為普通型和超級雙相不銹鋼，其中應用較多的是Cr22型和Cr25型。我國采用的雙相不銹鋼以瑞典產居多，具體牌號有：3RE60(Cr18型)，SAF2304 (Cr23型)，SAF2205 (Cr22型)，SAF2507(Cr25型)。分類雙相不銹鋼第一類屬低合金型，代表牌號UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N），鋼中不含鉬，PREN值為24-25，在耐應力腐蝕方面可代替AISI304或316使用。第二類屬中合金型，代表牌號是UNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N）,PREN值為32-33，其耐蝕性能介于AISI 316L和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。第三類屬高合金型，一般含25%Cr，還含有鉬和氮，有的還含有銅和鎢，標準牌號UNSS32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N），PREN值為38-39，這類鋼的耐蝕性能高于22%Cr的雙相不銹鋼。第四類屬超級雙相不銹鋼型，含高鉬和氮，標準牌號UNS S32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N）,有的也含鎢和銅,PREN值大于40,可適用于苛刻的介質條件,具有良好的耐蝕與力學綜合性 能，可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。不銹鋼不銹鋼鋼種很多，性能各異，它在發展過程中逐步形成了幾大類。按組織結構分，分為馬氏不銹鋼（包括沉淀硬化不銹鋼）、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和奧氏體加鐵素體雙相不銹鋼等四大類；按鋼中的主要化學成分或鋼中的一些特征元素來分類，分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等；按鋼的性能特點和用途分類，分為耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點蝕不銹鋼、耐應力腐蝕不銹鋼、高強不銹鋼等；按鋼的功能特點分類，分為低溫不銹鋼、無磁不銹鋼、易切削不銹鋼、超塑性不銹鋼等。常用的分類方法是按鋼的組織結構特點和鋼的化學成分特點以及兩者相結合的方法分類。一般分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化型不銹鋼等，或分為鉻不銹鋼和鎳不銹鋼兩大類。焊接特性編輯雙相不銹鋼具有良好的焊接性能，與鐵素體不銹鋼及奧氏體不銹鋼相比，它既不像鐵素體不銹鋼的焊接熱影響區，由于晶粒嚴重粗化而使塑韌性大幅降低，也不像奧氏體不銹鋼那樣，對焊接熱裂紋比較敏感。雙相不銹鋼由于其特殊的優點，廣泛應用于石油化工設備、海水與廢水處理設備、輸油輸氣管線、造紙機械等工業領域，近些年來也被研究用于橋梁承重結構領域，具有很好的發展前景。節約型雙相鋼"經常會出現的焊接性能問題。而焊接標準雙相鋼并不是一個問題，而且不論采用何種工藝，都有適合這些應用的焊材。從金相的角度來看，焊接2101（1.4162）根本就沒有問題，實際上它甚至要比標準級的雙相鋼更加容易焊接，因為這種材料事實上可以采用乙炔焊工藝來進行焊接，而對于標準雙相鋼材料而言，始終必須避免使用這種工藝。焊接2101所面臨的實際問題是熔池的粘度不同，因此可濕性差了一點。這迫使操作人員在焊接的過程中更加多地使用電弧焊，而這正是問題的所在。盡管可以通過選擇超合金化焊材加以彌補，但是我們經常希望選擇匹配的焊材。在2101中，也存在低溫熱影響區和高溫熱影響區中的顯微結構之間的熱影響區相互作用，比2304、2205或2507更加有利。在以2101進行試驗時，也已經發現由于鎳含量較低，因此產生了含有較多氮與錳的不同類型的"回火色"，而這影響了腐蝕性能。在電弧和熔池中發生的這一成分損失是由于氮與錳的蒸發與熔敷，這對于雙相鋼等級的材料來說是一個新問題，因此在這次講課中將作了較多描述。焊接特點雙相不銹鋼其焊接特點如下： 雙相不銹鋼在正常固溶處理(1020℃～1100℃加熱并水冷)后,鋼中含有大約50%～60%奧氏體和50%～40%鐵素體組織。隨著加熱溫度的提高，兩相比例變化并不明顯。雙相不銹鋼具有良好的低溫沖擊韌性，如20mm厚的板材橫向試樣在-80℃時沖擊吸收功可達100J以上。在大多數介質中其耐均勻腐蝕性能和耐點腐蝕性能均較好，但要注意，該類鋼在低于950℃熱處理時，由于σ相的析出，其耐應力腐蝕性能將顯著變壞。由于該鋼Cr當量與Ni當量比值適當，在高溫加熱后仍保留有較大量的一次奧氏體組織,又可使二次奧氏體在冷卻過程中生成,結果鋼中奧氏體相總量不低于30%～40%因而使鋼具有良好的耐晶間腐蝕性能。另外，如前所述，在焊接這種鋼時裂紋傾向很低，不須預熱和焊后熱處理。由于母材中含有較高的N，焊接近縫區不會形成單相鐵素體區，奧氏體含量一般不低于30%。適用的焊接方法有鎢極氬弧焊和焊條電弧焊等，一般為了防止近縫區晶粒粗化，施焊時，應盡量使用低的線能量焊接。影響因素影響雙相不銹鋼焊接質量的因素主要體現在以下幾方面：含N量影響Gómez de Salazar JM等人研究了保護氣體中 N2的不同含量對雙相不銹鋼性能的影響。結果表明，隨著混合氣體中 N2分壓 PN2的增加，焊縫中氮的質量分數ω(N)開始迅速增加，然后變化很小，焊縫中的鐵素體相含量φ(α)隨ω(N)增加呈線性下降，但φ(α)對抗拉強度和伸長率的影響與ω(N)的影響剛好相反。同樣的鐵素體相含量φ(α)，母材的抗拉強度和伸長率均高于焊縫。這是由于顯微組織的不同所造成的。雙相不銹鋼焊縫金屬中含 N 量提高后可以改善接頭的沖擊韌性，這是由于增加了焊縫金屬中的γ相含量，以及減少了Cr2N 的析出。熱輸入影響與焊縫區不同，焊接時熱影響區的ω(N)是不會發生變化的，它就是母材的ω(N)，所以此時影響組織和性能的主要因素是焊接時的熱輸入。根據文獻 ，焊接時應選擇合適的線能量。焊接時如果熱輸入太大，焊縫熱影響區范圍增大，金相組織也趨于晶粒粗大、紊亂，造成脆化，主要表現為焊接接頭的塑性指標下降。如焊接熱輸入太小，造成淬硬組織并易產生裂紋，對HAZ的沖擊韌性同樣不利。此外，凡影響冷卻速度的因素都會影響到 HAZ 的沖擊韌性，如板厚、接頭形式等。σ相脆化國外文獻介紹了再熱引起的雙相不銹鋼及其焊縫金屬的σ相脆化問題。母材和焊縫金屬的再熱過程中，先由α相形成細小的二次奧氏體γ*，然后析出σ相。結果表明，脆性開裂都發生于σ相以及基體與σ相的界面處，對母材斷口觀察表明，在σ相周圍區域內都為韌窩，由于α相區寬，大量生成的σ相才會使韌性降低，然而在焊縫中α相區是細小的，斷口仍表現為脆性斷裂，只要少量的σ相生成就足以引起焊縫金屬韌性的降低，因此，焊縫金屬中的σ相脆化傾向比母材要大得多。氫致裂紋雙相不銹鋼焊接接頭的氫脆通常發生于α相，且氫脆的敏感性隨焊接時峰值溫度的升高而增加。其微觀組織的變化為：峰值溫度增加，γ相含量減少，α相含量增加，同時由α相邊界和內部析出的Cr2N 量增加，故極易發生氫脆。應力腐蝕開裂母材和焊縫金屬中的裂紋都起始于α/γ界面的α相一側，并在α相內擴展。奧氏體（γ）由于其固有的低氫脆敏感性，因此，可起到阻擋裂紋擴展的作用。由于DSS 中含有一定量的奧氏體，所以其應力腐蝕開裂傾向性較小。點蝕問題耐點蝕是雙相不銹鋼的一個重要特性，與其化學成分和微觀組織有著密切關系。點蝕一般產生于α/γ界面，因此被認為是產生于γ相和α相之間的γ*相。這意味著γ*相中的含Cr量低于γ相。γ*相與γ相的成分不同，是由于γ* 相中 的Cr 和Mo含量低于初始γ相中的Cr、Mo含量。進一步研究表明，含N量較低的鋼，其點蝕電位對冷卻速度較為敏感。因此，在焊接含 N 量較低的雙相不銹鋼時，對冷卻速度的控制要求更加嚴格。在雙相不銹鋼焊接過程中，合理控制焊接線能量是獲得高質量雙相不銹鋼接頭的關鍵。線能量過小，焊縫金屬及熱影響區的冷卻速度過快，奧氏體來不及析出，從而使組織中的鐵素體相含量增多；如線能量過大，盡管組織中能形成足量的奧氏體，但也會引起熱影響區內的鐵素體晶粒長大以及σ相等有害相的析出。一般情況下，焊條電弧焊（Shieded Metal Arc Welding，SMAW）、鎢極氬弧焊（Gas Tungsten Arc Welding，GTAW）、藥芯焊絲電弧焊（Flux-Cored WireArc Welding，FCAW）和等離子弧焊（Plasma Arc Welding，PAW）等焊接方法均可用于雙相不銹鋼的焊接，且在焊前一般不需要采取預熱措施，焊后也不需進行熱處理。工藝提升1 合金元素和冷卻速度實驗和理論計算表明：臨界區加熱后獲得雙相組織所需的臨界冷卻速率與鋼中錳含量具有一定關系。其根鋼中存在的合金元素，就可估算獲得雙相組織所需要的臨界冷卻速率，為熱處理雙相鋼生產時，選擇適當的冷卻方法提供依據。當鋼的化學成分一定時，應在保證獲得雙相組織的前提下，盡可能采用較低的冷卻速度，使鐵素體中的碳有充分的時間擴散到奧氏體中，從而降低雙相鋼的屈服強度，提高雙相鋼的延性。如果鋼中合金元素含量較4，臨界冷卻速度過高，冷卻后鐵素體中含有較高的固溶碳，不利于獲得優良性能的雙相鋼，這時應改變鋼的化學成分，增加鋼中的合金元素含量，從而降低臨界冷卻速度，或者在雙相鋼的生產工藝中，加入補充回火工序，降低鐵素體中的固溶碳，改善雙相鋼的性能。如果鋼中含有強的碳化物形成元素，當估算臨界冷卻速率時，應考慮到這些元素對臨界區加熱時所形的奧氏體淬透性和有利影響，V和Ti的碳化物粒子可以通過相界面的釘扎作用提高奧氏體的淬透性，降低臨界冷卻速度. 2.兩階段冷卻工藝當鋼中合金元素含量較低時，冷卻速度較慢會得到鐵素體加珠光體組織；冷卻速度較快時，則鐵素體中保留固溶碳較高，不利于降低屈服強度和提高延性。采用兩階段冷卻可以改善雙相鋼的性能，即從臨界區加熱溫度緩冷到某一溫度，然后快冷。緩冷可以使鐵素體中的碳向未轉變的奧氏體富聚。而快冷則可以避免未轉變的奧氏體等溫分解，保證獲得所需的雙相組織和性能。例如0.08%C-1.4%Mn鋼，從800℃;加熱到水冷的力學性能為：σ0.2=365PMa，σb=700MPa，σ0.2/σb=0.52，eu=18%，et=21%。如采用兩階段冷卻工藝，即在800℃;加熱后，空冷到600℃;，然后水冷，其性能為：σ0.2=280MPa，σb=600MPa，σ0.2/σb=0.47，eu=21%，et=29%。兩階段冷卻使雙相鋼的屈服強度降低，延性提高。3.雙相鋼板熱軋后盤卷溫度的影響對于一個給定成分的鋼，臨界區加熱時奧氏體的淬透性可以通過鋼板熱軋后高溫卷來修正。高溫盤卷可使碳、錳等合金元素在第二組（珠光體或貝氏體）中明顯富集。有利提高隨后臨界區處理時雙相鋼的綜合性能。以0.049%C-1.99%Mn-0.028%Al-0.0019%N鋼的試驗結果為例，采用兩種工藝過程：一種為普通扎制工藝，終軋溫度900℃;→油冷到600℃;盤卷→吹風冷到室溫→冷軋70%→連續退火。兩種盤卷工藝的碳和錳分布的分析結果可見高溫盤卷可使碳和錳在第二相中明顯富集，而普通的軋制工藝錳基本無富集趨勢。用高溫盤卷以修正合金含量較低的鋼在隨后臨界區處理時的淬透性，并降低熱處理雙相鋼的屈服強度，提高其延性的技術，已在有關工廠用于熱處理雙相鋼的生產，所得到的熱處理雙相鋼板綜合性能良好，板材各部位的性能均勻，縱向、橫向性能一致。例如對0.09%C-0.44Si-1.54%Mn-0.023%Al鋼。限制要求1.需要對相比例進行控制，＊合適的比例是鐵素體相和奧氏體相約各占一半，其中某一相的數量＊多不能超過65%，這樣才能保證有＊佳的綜合性能。如果兩相比例失調，例如鐵素體相數量過多，很容易在焊接HAZ形成單相鐵素體，在某些介質中對應力腐蝕破裂敏感。2.需要掌握雙相不銹鋼的組織轉變規律，熟悉每一個鋼種的TTT和CCT轉變曲線，這是正確指導制定雙相不銹鋼熱處理，熱成型等工藝的關鍵，雙相不銹鋼脆性相的析出要比奧氏體不銹鋼敏感的多。3.雙相不銹鋼的連續使用溫度范圍為-50～250℃，下限取決于鋼的脆性轉變溫度，上限受到475℃脆性的限制，上限溫度不能超過300℃。4.雙相不銹鋼固溶處理后需要快冷，緩慢冷卻會引起脆性相的析出，從而導致鋼的韌性，特別是耐局部腐蝕性能的下降。5.高鉻鉬雙相不銹鋼的熱加工與熱成型的下限溫度不能低于950℃，超級雙相不銹鋼不能低于980℃低鉻鉬雙相不銹鋼不能低于900℃，避免因脆性相的析出在加工過程造成表面裂紋6.不能使用奧氏體不銹鋼常用的650-800℃的消除應力處理，一般采用固溶退火處理。對于在低合金鋼的表面堆焊雙相不銹鋼后，需要進行600-650℃整體消應處理時，必須考慮到因脆性相的析出所帶來的韌性和耐腐蝕性，尤其是耐局部腐蝕性能的下降問題，盡可能縮短在這一溫度范圍內的加熱時間。低合金鋼和雙相不銹鋼復合板的熱處理問題也要同此考慮。7.需要熟悉了解雙相不銹鋼的焊接規律，不能全部套用奧氏體不銹鋼的焊接，雙相不銹鋼的設備能否安全使用與正確掌握鋼的焊接工藝有很大關系，一些設備的失效往往與焊接有關。關鍵在于線能量和層間溫度的控制，正確選擇焊接材料也很重要。焊接接頭（焊縫金屬和焊接HAZ）的兩相比例，尤其是焊接HAZ維持必要的奧氏體數量，這對保證焊接接頭具有與母材同等的性能很重要。8.在不同的腐蝕環境中選用雙相不銹鋼時，要注意鋼的耐腐蝕性總是相對的，盡管雙相不銹鋼有較好的耐局部腐蝕性能，就某一個雙相不銹鋼而言，他也是有一個適用的介質條件范圍，包括溫度、壓力、介質濃度、pH值等，需要慎重加以選擇。從文獻和手冊中獲取的數據很多是實驗室的腐蝕試驗結果，往往與工程的實際條件有差距，因此在選材時需要注意，必要時需要進行在實際介質中的腐蝕試驗或是現場條件下的掛片試驗，甚至模擬裝置的試驗。焊材選用要求焊材要求焊材包括：①填充金屬；②保護氣體和背面保護氣體。分述如下。在焊態下使用的焊接結構，其焊縫金屬與母材相比應是合金元素鎳含量較高的。這是為了保證合適的鐵素體和奧氏體的相比例。這一純焊縫金屬在焊態下，必須有這樣的成分，即能在結晶后直接均勻地形成以奧氏體為主（30%～70%）的并含有鐵素體的雙相組織。當焊件可在1050～1100℃溫度下退火時，應該選擇與母材成分（Ni=55%～70%）相當的焊縫金屬。在這種焊接工藝中，焊后占主要的鐵素體基體轉變形成了平衡的鐵素體/奧氏體組織。焊接雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼的焊材均是配套設計的（詳見表1和表2）。手工焊用的涂藥焊條既可以用鈦型藥皮焊條，也可以用堿性藥皮焊條。堿性藥皮的焊條對全位置的焊接更適宜一些，而鐵型悍條工藝性優良，在幾乎所有的實際應用中都可獲得滿意的效果。采用填充焊絲和其他焊接方法（GTAW、GMAW、SAW）熔敷的焊縫金屬與焊絲有類似的化學成分。保護氣體適用于各種氣體保護焊方法（見表3）。背面保護氣體用于單面焊的焊管內部氣體保護，即可以用于工業純氬氣，也可以用于高純度氬氣（99.99%）。在所有情況下，氣體都應該干燥（PrEN439:除CO2外，所有氣體**不超過40ppm露點**-50℃，CO2中的水分**不超過200ppm，露點**為-35℃），因該采取各種措施避免水分侵入保護氣體中。保護氣體和背面保護氣體對焊縫金屬的含氮量有影響。由于保護氣體中的N2分壓低，可能從焊縫熔池中擴散出N2，從而使焊縫金屬氮量降低，**可減少0.05%N2。存在這種危險時，在保護氣體和背面保護氣體中必須加入5%N2，以防止焊縫金屬N2損失。焊材選用雙相不銹鋼用的焊材，其特點是焊縫組織為奧氏體占優的雙相組織，主要耐蝕元素(鉻、鉬等)含量與母材相當，從而保證與母材相當的耐蝕性。為了保證焊縫中奧氏體的含量，通常是提高鎳和氮的含量，也就是提高約2% ~ 4%的鎳當量。在雙相不銹鋼母材中，一般都有一定量的氮含量，在焊材中也希望有一定的含氮量，但一般不宜太高，否則會產生氣孔。這樣鎳含量較高就成了焊材與母材的一個主要區別。 根據耐腐蝕性、接頭韌性的要求不同來選擇與母材化學成分相匹配的焊條，如焊接Cr22型雙相不銹鋼，可選用Cr22Ni9Mo3型焊條，如E2209焊條。采用酸性焊條時脫渣優良，焊縫成形美觀，但沖擊韌性較低，當要求焊縫金屬具有較高的沖擊韌性，并需進行全位置焊接時，應采用堿性焊條。當根部封底焊時，通常采用堿性焊條。當對焊縫金屬的耐腐蝕性能具有特殊要求時，還應采用超級雙相鋼成分的堿性焊條。 對于實心氣體保護焊焊絲，在保證焊縫金屬具有良好耐腐蝕性與力學性能的同時，還應注意其焊接工藝性能，對于藥芯焊絲，當要求焊縫成形美觀時，可采用金紅石型或鈦鈣型藥芯焊絲，當要求較高的沖擊韌度或在較大的拘束度條件下焊接時，宜采用堿度較高的藥芯焊絲。 對于埋弧焊宜采用直徑較小的焊絲，實現中小焊接規范下的多層多道焊，以防止焊接熱影響區及焊縫金屬的脆化，并采用配套的堿性焊劑。國家標準編輯牌號我國新標準GB/T 20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼牌號及化學成分》中加入了許多雙相不銹鋼牌號。如：14Cr18Ni11Si4AlTi、 022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的牌號見標準。另外：**的2205雙相鋼相當于我國的022Cr23Ni5Mo3N.。**，一些網頁甚至論文將雙相不銹鋼寫作雙向不銹鋼是錯誤的。雙相是指金相組織的有兩種，而非方向的“向”。化學成分鋼號C≤Mn≤Si≤S≤P≤Cr≤NiMoCu≤NS32750（SAF2507）00Cr25Ni7Mo4N0.031.200.80.0200.03524.0/26.06.0/8.03.0/5.00.500.24/0.32S31803(SAF2205)00Cr22Ni5Mo3N0.032.001.00.0200.03021.0/23.04.50/6.502.50/3.500.08/0.20S31500(3RE60)00Cr18Ni5Mo3Siz0.031.2/2.001.4/2.000.0300.03018.0/19.04.25/5.252.50/3.000.05/0.10機械性能鋼號σb(Mpa)≥σs(Mpa)≥δ(%)≥硬度布氏(HB)洛氏(HRC)S32750（SAF2507）00Cr25Ni7Mo4N8005501531032S3180.(SAF2507)00Cr22Ni5Mo3N6204502529030.5S31500(3RE60)00Cr18Ni5Mo3Siz6304403029030.5
沉淀硬化不銹鋼 簡介沉淀硬化不銹鋼(precipitation hardening stainless steel)在不銹鋼化學成分的基礎上添加不同類型、數量的強化元素，通過沉淀硬化過程析出不同類型和數量的碳化物、氮化物、碳氮化物和金屬間化合物，既提高鋼的強度又保持足夠的韌性的一類高強度不銹鋼，簡稱PH鋼。分類根據鋼的組織可分為3類：(1)馬氏體沉淀硬化不銹鋼，以中國0Cr17Ni7TiAl和0Cr17Ni4Cu4Nb為代表。(2)半奧氏體沉淀硬化不銹鋼，以0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al為代表。(3)奧氏體沉淀硬化不銹鋼，它實際上為鐵基高溫合金，以0Cr15Ni20Ti2MoVB、1Cr17Ni10P為代表。設計要點 (1)馬氏體沉淀硬化不銹鋼。鋼中碳含量一般≤0.1%，但≥0.05%，目的是既有好的焊接性、耐蝕性，又具有較好的強韌性；鉻含量一般在16%～17%以保證足夠的不銹性和耐蝕性；合適的鎳、鉻當量，以便鋼中δ-鐵素體的含量處于**水平(一般≤5%)，以免損害橫向性能和降低鋼的強度。各種合金元素的鐵素體形成效果如下：0.1%N 0.1%C 1%Ni 1%Co 1%Cu-20 -18 -10 -6 -31%Mn 1%w 1%Si 1%Mo 1%Cr-1 +8 +8 +11 +151%V 1%Al+19 +38元素的配比應使馬氏體相變開始溫度(Ms點)在150℃以上馬氏體相變基本完成溫度，(Mf點)在50℃以上，下述經驗公式可作計算Ms點時的參考：Ms={75(14.6-%Cr)+110(8.9-%Ni)+3000[0.068-%(C+N)]+60(1.33+%Mn+50(0.17-%Si)}，℃添加適量沉淀硬化元素如銅和鈦等以便形成ε富銅相和NiTi相等進行強化。(2)半奧氏體沉淀硬化不銹鋼。碳含量一般在0.1%左右，為改進鑄造性能鑄造鋼的碳含量大于0.1%；他點的控制是本鋼設計的關鍵，這類鋼在固溶處理后為奧氏體組織，在此狀態下進行加工、成形、焊接。在調整處理(碳化物析出過程)后馬氏體點升高，降到室溫后為馬氏體組織或再通過簡單的低溫處理(-72℃)后轉變成馬氏體(即馬氏體點在-72℃以上)；鉻含量一般在14%以上，以保證良好的不銹性和耐蝕性；選擇合適的鉻、鎳當量配比以降低鋼中δ-鐵素體的含量；鋼中含有適量沉淀硬化元素。如鉬、鈦、鋁、鈮、銅等。有時鋼中含鈷，這一方面可以促進鉬的強化作用，同時又不影響Ms點。圖1 0Cr17Ni7TiAl鋼的熱處理工藝圖2 0Cr17Ni4Cu4Nb鋼的熱處理工藝(3)奧氏體沉淀硬化不銹鋼。選擇合適的鉻、鎳當量配比，使其形成非常穩定的奧氏體組織；為了彌補奧圖3半奧氏體沉淀硬化不銹鋼熱處理工藝氏體強度的不足，通過加入鋁、鈦以形成Ni3Al、Ni3Ti，或加入磷形成M23(C+P)6而進行強化。熱處理工藝 (1)馬氏體沉淀硬化不銹鋼。以OCrl7NiTiAl(Stainless W)和OCrl7Ni4Cu4Nb為例，其熱處理工藝如圖1和圖2所示。(2)半奧氏體沉淀硬化不銹鋼。以0Cr15Ni7Mo2Al為例，其熱處理工藝如圖3所示。(3)奧氏體沉淀硬化不銹鋼。以0Cr15Ni25Ti2MoAlVB為例其熱處理工藝如圖4所示。圖4 oCr15Ni25Ti2MoAlVB鋼的熱處理工藝典型牌號0Cr17Ni4Cu4Nb鋼該鋼為馬氏體沉淀硬化不銹鋼，Ms點約150℃，Mf點在30℃以下。馬氏體轉變完全與否受成分和冷卻方式影響。鋼中銅以極細小而分散的ε相彌散分布在基體上從而提高強度。H900處理時σb=1310MPa，σ0.2=1170MPa，δ5=10%，ψ=40%。該鋼具有良好的耐腐蝕性，耐蝕性優于一般馬氏體不銹鋼，與一般奧氏體不銹鋼相近。它具有良好的切削性能，不需預熱就可以焊接并且焊后可不進行局部退火。它主要用于制造耐蝕和高強度部件如噴氣發動機壓氣機機匣及大型汽輪機末級葉片。0Cr17Ni7Al鋼這個牌號為半奧氏體沉淀硬化不銹鋼。它是在0Cr17Ni7這一不穩定的奧氏體鋼中添加鋁，再經過馬氏體轉變和析出NiAl化合物而硬化的鋼種。在RH950處理后，σb=1580MPa，σ0.2=1470MPa，δ5=6%。該鋼在氧化性酸中耐蝕性良好，而在像硫酸、鹽酸等非氧化性酸中耐蝕性差。經A或A1750處理后的耐酸性**。而用TH、RH、CH處理后的耐酸性變差。該鋼的焊接可采用與奧氏體不銹鋼相同的焊接工藝。若采用與母材成分相同的焊條焊接，則焊縫中將出現大量的δ鐵素體，造成焊縫韌性的下降，因而焊條中可適當的降鉻或增鎳。焊接時應采用惰性氣體保護以防焊條中鋁的氧化。為獲得良好的焊接效率，固溶退火后的焊件，**先進行固溶處理，然后再進行調整和時效處理。該類鋼主要用于制造飛機外殼、結構件、導彈的壓力容器和構件，噴氣發動機零件、彈簧、隔膜、波紋管、天線、緊固件、測量儀表等。0Cr15Ni25Ti2MoVB鋼。該鋼為奧氏體沉淀硬化不銹鋼，亦即鐵鎳基高溫合金。鋼不僅在固溶態，而且在時效態均為穩定的奧氏體組織。-般由鋼中形成金屬間化合物來達到提高強度和改善高溫性能。在時效態σb=1035MPa，σ0.2=690MPa，δ=25%，ψ=40%。該鋼高溫強度好，使用溫度可達600～700℃。650℃以下的高溫屈服強度與室溫差不多。低溫韌性良好，但存在室溫強度低，焊接性能差等缺點。
哈氏合金美國公司（Haynes International,Inc.）公司前身的Haynes Stellite Work (哈茨鈷鉻鎢工廠）于1921年創立于美國印地安那州 Kokomo，距今已有92年歷史，在九十余年經歷的生產和研究中不斷創新與發明，從而在高合金領域穩居世界首位。Haynes國際公司注重產品的生產和開發。主要從事高質量的耐腐和耐高溫鎳-鈷合金的開發和生產。公司的專家技術人員在全球范圍內提供進一步的客戶服務和技術支持。Haynes公司的服務中心及分支機構能為客戶及時提供板材、棒材、管材、鍛件、法蘭和連接件等。哈氏合金(Hastelloy alloy)就是美國哈氏合金國際公司所生產的鎳基耐蝕合金的商業牌號的統稱。包括鎳鉬系哈斯特洛伊(Hastelloy)B-2，鎳鉻鉬系哈斯特洛伊(Hastelloy)C-4等。哈氏合**號包括以下幾個牌號：HASTELLOY B-2 鎳鉬合金，在還原性環境中有優異的耐腐蝕性HASTELLOY B-3 B-2的升級版，對任何溫度和濃度的鹽酸都有極好的耐腐蝕性。HASTELLOY C-4 較好的熱穩定性，650-1040攝氏度有較好的韌性和耐腐蝕性能。HASTELLOY C-22 在氧化介質中耐均勻腐蝕能力比C-4和C-276好，耐局部腐蝕能力優異HASTELLOY C-276 對氧化性和中等還原性腐蝕有較好的抵抗能力，優異的抗應力腐蝕能力。HASTELLOY C-2000 性能＊全面的耐蝕合金，在氧化和還原環境中均具有優秀的耐均勻腐蝕能力。HASTELLOY G-35 G-30的升級產品，耐腐蝕和熱穩定性更佳優異HASTELLOY G-30 高鉻含量鎳基合金，在磷酸及其他強氧化性混合酸介質中表現優異。HASTELLOY X 綜合高強度，抗氧化和易加工的特點以上每個牌號都有具體的化學成分，機械性能，各有所長，不能一概而論說哈氏合金有什么特性。用途哈氏合金板適用于各種含有氧化和還原性介質的化學工業。較高的鉬、鉻含量使合金能夠耐氯離子腐蝕，鎢元素進一步提高了耐蝕性。同時C-276哈氏合金管是僅有的幾種耐潮濕氯氣、次氯酸鹽及二氧化氯溶液腐蝕的材料之一，對高濃度的氯化鹽溶液如氯化鐵和氯化銅有顯著的耐蝕性。應用領域、熱交換器、波紋管補償器、化工設備、煙氣脫硫脫硝、造紙工業、航天應用、酸性環境。特性①在氧化和還原兩氛圍狀態中，對大多數腐蝕介質具有優異的耐腐蝕性能。 ②有出色的耐點蝕、縫隙腐蝕和應力開裂腐蝕性能。國內現狀哈氏合金在國內應用已經很廣泛，世界各大鋼廠也紛紛在中國設立了哈氏合金鑄件辦事處等機構，以便更好的為國內市場服務！國內備貨現狀：管材、板材，焊材，鍛件哈氏合金管而且國內也成長了一批加工廠，可加工配件等產品。哈氏合金如Hastelloy C276、Hastelloy B-2等以及Monel 400、純鎳、Inconel600、NS337等耐蝕合金；力學性能哈氏合金發展過程1、哈氏合金來自Hastelloy，始于哈氏B合金，應用于航空器的火箭噴嘴；隨后的哈氏C合金在化工工業，石油化工，核能源工業及制藥行業得到應用與推廣；緊接著的哈氏X合金表現出了極好的耐高溫性能，伴隨著噴氣式飛機工業的急速增長。2、由于早期的哈氏合金B,哈氏合金C,以及哈氏合金X合金需要焊接后固溶處理，否則，焊接熱影響區的耐腐蝕性能會大大降低；所以上述合金已經逐漸被改進或不再使用；3、影響上述材料焊接性能的關鍵原因在于C,Si含量，由于精煉技術的出現與提高，哈氏合金焊接方面的問題得以改善，于是出現很多正在推廣使用的改進型的哈氏B系列，哈氏C系列合金等，非常遺憾的是很多哈氏合金的生產與推廣單位反而將前期的哈氏合金取代后來改進的哈氏合金，不僅不降低C,Si含量，反而回到以前高Si,高C含量上；特殊鋼事業的推廣任重道遠。4、耐還原性介質的哈氏B系列合金在哈氏B牌號的基礎上進行改進，改進的側重點包括極低的C,Si含量改善焊接區域的性能，進一步合金化思路，純凈化鋼水思路的應用等，這樣哈氏合金B系列出現哈氏B-2,哈氏B-3,哈氏B-4合金；其中哈氏B-2合金一定程度上解決了焊接區域性能問題；哈氏B-3解決了哈氏B-2容易析出Ni-Mo沉淀硬化的缺點，極大的改善了熱加工與冷加工性能。5、還原性環境應用材料哈氏B系列改進過程中；在氧化還原復合環境中的哈氏C系列合金也在持續改進，其中哈氏C276合金由于更低的C,Si含量而一定程度上改進了焊接區域性能問題，但是仍舊不太滿意，加上加工性能沒能加大改善；而哈氏C22材料較徹底解決了焊接區域的耐腐蝕問題，加工性能問題，更主要是在材料成本不提高的基礎上解決的，所以哈氏C22材料是哈氏C系列中性價比**的材料，以后必將更大批量的應用；而新近開發的哈氏C2000材料在合金中加入了Cu,這拓展了哈氏C合金在還原性環境中的腐蝕能力，為更安全的使用，為更高的設備壽命要求，新工藝試制場合提供了可能。哈氏合金是超低碳型，Ni、Mo、Cr系列鎳基、耐蝕、耐高溫材料哈氏合金(Hastelloy),因它具有極好的耐高溫性能，抗氧化性，焊縫影響區耐腐蝕性，具有很好的長期熱穩定性及可加工性，在農業化工、核設施、生物制藥等苛刻工業環境中被應用。它在濕氧、亞硫酸、醋酸、甲酸和強氧化鹽的介質中，也具有優異的耐蝕性、耐均勻腐蝕性及耐晶間腐蝕性，因此在化學工業也被廣泛應用，合哈氏金的導電率和導熱系數要比低碳鋼低得多，而電阻率和膨脹率都比低碳鋼高得多，熔池流動性差，潤濕性差，穿透力小，熔深淺。分類哈氏合金哈氏合金(Hastelloyalloy) 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場合。 哈氏合**號 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＊廣泛的是第二代材料N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)、N06455(C-4)和N06985(G-3)。化學成分材料的化學成分 NiCrMoFeCSiCoMnPSWVCuNb Ta N10665(B-2)基≤1.026.0~30≤2.0≤0.02≤0.10≤1.0≤1.0≤0.04≤0.03 N10276(C-276)基14.5~16.515.0~17.04.0~7.0≤0.01≤0.08≤2.5≤1.0≤0.04≤0.033.0~4.5≤0.035 N06007(G-3)基21.0~23.56.0~8.018.0~21≤0.015≤1.0≤5.0≤1.0≤0.04≤0.03≤1.51.5~2.5≤0.50常用合金1：HastelloyB-2alloy(哈氏B-2合金)哈氏合金一、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碳化物和其他相的析出，從而確保即使在焊接狀態下也有良好的耐蝕性能。 眾所周知，哈氏B-2合金在各種還原性介質中具有優良的耐腐蝕性能，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工藝過程中。 但在哈氏B-2合金多年的工業應用中發現：（1）哈氏B-2合金存在對抗晶間腐蝕性能有相當大影響的兩個敏化區：1200~1300℃的高溫區和550~900℃的中溫區；（2）哈氏B-2合金的焊縫金屬及熱影響區由于枝晶偏析，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合金的中溫熱穩定性較差。當哈氏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）的轉變敏感。當合金在650~750℃溫度范圍內停留時間稍長，β相瞬間生成。β相的存在降低了哈氏B-2合金的韌性，使其對應力腐蝕變得敏感，甚至會造成哈氏B-2合金在原材料生產(如熱軋過程中)、設備制造過程中（如哈氏B-2合金設備焊后整體熱處理）及哈氏B-2合金設備在服役環境中開裂。現今，我國和世界各國指定的有關哈氏B-2合金抗晶間腐蝕性能的標準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不敏感。國內科研機構用高溫鹽酸法對哈氏B-2合金進行研究發現：哈氏B-2合金的耐蝕性能不僅取決于其化學成分，還取決于其熱加工的控制過程。當熱加工工藝控制不當時，哈氏B-2合金不僅晶粒長大，而且晶間會析出現高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 密度：8.9g/cm3,熔點：1330~1380℃，磁導率：(℃，RT)≤1.001 三、化學成分 化學成分 元素NiCrFeCMnSiCuMoCoPS ＊小余量0.41.626.0 **1.02.00.011.00.080.530.01.00.020.010 四、制造與熱處理 1：加熱 對于哈氏B-2合金來說，在加熱前和加熱過程中表面保持清潔并遠離污染物是十分重要的。如果哈氏B-2合金在含有硫、磷、鉛或其他低熔點金屬污染物的環境下加熱，則會變脆，這些污染物的來源主要包括標記筆痕跡、溫度指示漆、油脂和液體、煙氣。此煙氣必須含硫低；例如：天然氣和液化石油氣含硫量不超過0.1%，城市空氣含硫量不超過0.25g/m3,燃料油的含硫量不超過0.5%即為合格。 對加熱爐的氣體環境要求是中性環境或輕還原性環境，并且不可以在氧化性和還原性之間波動。爐中的火焰不可以直接沖擊哈氏B-2合金。同時要以＊快的加熱速度把材料加熱到要求達到的溫度，即要求首先要把加熱爐的溫度上升到要求溫度，再把材料放入爐中加熱。 2：熱加工 哈氏B-2合金可以在900~1160℃范圍內進行熱加工，加工過后應該以水淬火。為了確保有**的耐蝕性能，熱加工過后應該退火。 3：冷加工 冷加工的哈氏B-2合金必須經過固溶處理，由于其具有比奧氏體不銹鋼高得多的加工硬化率，所以成形設備要細心考慮。如果執行了冷成形工藝，那么有必要進行級間退火。冷加工變形量超過15%時，使用前要固溶處理。 4：熱處理 固溶熱處理溫度要控制在1060~1080℃之間，之后進行水冷淬火或材料厚度在1.5mm以上時可以快速空冷以獲得**的耐蝕性能。在任何加熱操作過程中，材料的表面清潔均要有預先的防范。哈氏合金材料或設備部件在進行熱處理時要注意以下一些問題：為了防止設備部件熱處理變形，應采用不銹鋼加強環；對裝爐溫度、加熱和冷卻時間應嚴格控制；裝爐前，對熱處理件進行預處理，防止產生熱裂紋；熱處理后，對熱處理件100%PT；在熱處理過程中如產生熱裂紋，經過打磨消除后需補焊者，要采用專門的補焊工藝。 5：除垢 哈氏B-2合金表面的氧化物和焊縫附近的污點都要以精細的砂輪等打磨干凈。 由于哈氏B-2合金對氧化性介質比較敏感，因此酸洗過程中會產生較多的含氮元素的氣體。 6：機加工 哈氏B-2合金要以退火狀態進行機加工，對它的加工硬化要有清醒的認識，例如：相對于標準奧氏體不銹鋼要采用較慢的表面切削速度，對于表面的硬化層要采用較大的進刀量，并使刀具處于連續的工作狀態。 7：焊接 哈氏B-2合金焊縫金屬及熱影響區由于易析出β相而導致貧Mo，從而易于產生晶間腐蝕，因此，哈氏B-2合金的焊接工藝應謹慎制定，嚴格控制。一般焊接工藝如下：焊材選用ERNi-Mo7；焊接方法GTAW；控制層間溫度不大于120℃；焊絲直徑φ2.4、φ3.2；焊接電流90~150A。同時，施焊前，焊絲、被焊接件坡口及相鄰部位應進行去污脫脂處理。 哈氏B-2合金熱傳導系數比鋼小得多，如選用單V型坡口，則坡口角度要在70°左右，采用較低的熱輸入量。通過焊后熱處理可以消除殘余應力并改善抗應力腐蝕斷裂性能。 2：HastelloyC-276合金(哈氏C-276合金) 耐蝕性能哈氏C-276合金屬于鎳-鉬-鉻-鐵-鎢系鎳基合金。它是現代金屬材料中＊耐蝕的一種。主要耐濕氯、各種氧化性氯化物、氯化鹽溶液、硫酸與氧化性鹽，在低溫與中溫鹽酸中均有很好的耐蝕性能。因此，近三十年以來、在苛刻的腐蝕環境中，如化工、石油化工、煙氣脫硫、紙漿和造紙、環保等工業領域有著相當廣泛的應用。 哈氏C-276合金的各種腐蝕數據是有其典型性的，但是不能用作規范，尤其是在不明環境中，必須要經過試驗才可以選材。哈氏C-276合金中沒有足夠的Cr來耐強氧化性環境的腐蝕，如熱的濃硝酸。這種合金的產生主要是針對化工過程環境，尤其是存在混酸的情況下，如煙氣脫硫系統的出料管等。下表是四種合金在不同環境下的腐蝕對比試驗情況。(所有焊接試樣采用自熔鎢極氬弧焊)性能對比哈氏合金試驗環境（沸騰）腐蝕率（毫米/） 典型316AL-6XNInconel625C-276 基本金屬試樣焊接試樣基本金屬試樣焊接試樣基本金屬試樣基本金屬試樣焊接試樣 20%醋酸0.0030.0030.00360.00180.00760.0130.006 45%蟻酸0.2770.2620.1160.1420.130.070.049 10%草酸1.020.9910.2770.2740.150.290.259 20%磷酸0.1770.1550.0070.0060.0010.0010.0006 10%氨基磺酸1.621.580.7510.3810.120.070.061 10%硫酸9.449.442.142.340.640.350.503 10%碳酸氫鈉1.061.060.6090.3440.100.070.055 哈氏C-276合金可以用作燃煤系統的煙氣脫硫部件，在這種環境下C-276是＊耐蝕的材料。下表是C-276合金和典型316在煙氣模擬系統“綠色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗情況。 “綠色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗 “綠色死亡”溶液（沸騰）腐蝕率(mm/a) 典型316C-276 7%硫酸破壞0.67 3%鹽酸 1%CuCl2 1%FeCl3 由上表可見，C-276合金對混合的具有氯離子的酸、鹽溶液有很好的耐蝕性能。 哈氏C-276合金中Cr、Mo、W的加入將C-276合金的耐點蝕和縫隙腐蝕的能力大大提高。C-276合金在海水環境中被認為是惰性的，所以C-276被廣泛地應用在海洋、鹽水和高氯環境中，甚至在強酸低PH值情況下。下表是四種金屬在6%FeCl3(按ASTM標準G-48執行)溶液中發生縫隙腐蝕的對比情況。 縫隙腐蝕發生情況 合金縫隙腐蝕發生溫度 °F°C 典型316272.5 AL-6XN11345 Inconel62511345 C-27614060 C-276合金中高含量的Ni和Mo使其對氯離子應力腐蝕斷裂也有很強的抵抗能力，下表是四種金屬在不同含氯離子溶液中的應力腐蝕斷裂試驗情況。 氯離子應力腐蝕斷裂試驗情況 試驗溶液彎曲U形試樣試驗時間（Hours）和試驗結果 典型316AL-6XNInconel625C-276 42%MgCl2(沸騰)失敗(24小時)兼有(1000小時)抵抗(1000小時)抵抗(1000小時) 33%LiCl(沸騰)失敗(100小時)抵抗(1000小時)抵抗(1000小時)抵抗(1000小時) 26%NaCl(沸騰)失敗(300小時)抵抗(1000小時)抵抗(1000小時)抵抗(1000小時) 二、物理性能 密度：8.90g/cm3,比熱：425J/kg/k,彈性模量：205Gpa(21℃)哈氏合金三、機械性能 典型的C-276合金的拉力試驗結果如下表所示，其材料是在1150℃退火，并以水急冷。 力學性能試驗值 溫度(℃)屈服強度σ0.2(Mpa)抗拉強度σb(Mpa)延伸率δ5（%） -19656596545 -10148089550 2141579050 9338072550 20434571050 31631567555 42729065560 53827064060 對C-276合金進行冷變形加工會使其強度增加。在對其進行沖擊試驗時，V形槽沖擊試樣采用10mm厚的板材（板材要經過退火處理），如果試樣是采用焊接的試樣，則在同樣的溫度范圍，它會顯示出一定的柔韌性，這是因為焊縫的原因。板材沖擊試驗結果如下表所示。 試驗溫度（℃）V形槽試樣沖擊功（J） -196245 21325 200325 C-276合金和普通奧氏體不銹鋼有相似的成形性能。但由于其比普通奧氏體不銹鋼的強度要大，所以，在冷成形加工過程中會有更大應力。此外，這種材料的加工硬化速度比普通不銹鋼快得多，因此在有廣泛冷成形加工過程中，要采取中途退火處理。 四、焊接及熱處理 C-276合金的焊接性能和普通奧氏體不銹鋼相似，在使用一種焊接方法對C-276焊接之前，必須要采取措施以使焊縫及熱影響區的抗腐蝕性能下降＊小，如鎢極氣體保護焊（GTAW）、金屬極氣體保護焊（GMAW）、埋弧焊或其他一些可以使焊縫及熱影響區抗腐蝕性能下降＊小的焊接方法。但對于諸如氧炔焊等有可能增加材料焊縫及熱影響區含碳量或含硅量的焊接方法是不適合采用的。 關于焊接接頭形式的選擇，可以參照ASME鍋爐與壓力容器規范對C-276焊接接頭的成功經驗。 焊接坡口**采用機械加工的方法，但是機械加工會帶來加工硬化，所以對機械加工的坡口處進行焊接前打磨是必要的。 焊接時要采用適宜的熱輸入速度，以防止熱裂紋的產生。 在絕大多數腐蝕環境下，C-276都能以焊接件的形式應用。但在十分苛刻的環境中，C-276材料及焊接件要進行固溶熱處理以獲得**的抗腐蝕性能。 C-276合金的焊接可以選擇自身作焊接材料或填料金屬。如要求在C-276的焊縫中添加某些成分，象其它鎳基合金或不銹鋼，并且這些焊縫將暴露在腐蝕環境中時，那么，焊接所用的焊條或焊絲則要求有和母材金屬耐腐蝕相當的性能。 哈氏C-276合金材料固溶熱處理包括兩個過程：（1）在1040℃~1150℃加熱；（2）在兩分鐘之內快速冷卻至黑色狀態（400℃左右），這樣處理后的材料有很好的耐蝕性能。因此僅對哈氏C-276合金進行消應力熱處理是無效的。在熱處理之前要清理合金表面的油污等可能在熱處理過程中產生碳元素的一切污垢。 C-276合金表面在焊接或熱處理時會產生氧化物，使合金中的Cr含量降低，影響耐蝕性能，所以要對其進行表面清理。可以使用不銹鋼絲刷或砂輪，接下來浸入適當比例硝酸和氫氟酸的混合液中酸洗，**用清水沖洗干凈。
高溫合金高溫合金分為三類材料：760℃高溫材料、1200℃高溫材料和1500℃高溫材料，抗拉強度800MPa。或者說是指在760--1500℃以上及一定應力條件下長期工作的高溫金屬材料，具有優異的高溫強度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，已成為軍民用燃氣渦輪發動機熱端部件不可替代的關鍵材料。中文名高溫合金分 類760℃、1200℃和1500℃高溫材料應 用軍民用燃氣渦輪發動機性 質抗氧化和抗熱腐蝕性能簡介按照現有的理論，760℃高溫材料按基體元素主要可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。按制備工藝可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末冶金高溫合金。按強化方式有固溶強化型、沉淀強化型、氧化物彌散強化型和纖維強化型等。高溫合金主要用于制造航空、艦艇和工業用燃氣輪機的渦輪葉片、導向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機盤和燃燒室等高溫部件，還用于制造航天飛行器、火箭發動機、核反應堆、石油化工設備以及煤的轉化等能源轉換裝置。發展760℃高溫材料發展過程從20世紀30年代后期起，英、德、美等國就開始研究高溫合金。第二次世界大戰期間，為了滿足新型航空發動機的需要，高溫合金的研究和使用進入了蓬勃發展時期。40年代初，英國首先在80Ni-20Cr合金中加入少量鋁和鈦，形成γ‘相（gamma prime）以進行強化，研制成第一種具有較高的高溫強度的鎳基合金。同一時期，美國為了適應活塞式航空發動機用渦輪增壓器發展的需要，開始用Vitallium鈷基合金制作葉片。此外，美國還研制出Inconel鎳基合金，用以制作噴氣發動機的燃燒室。以后，冶金學家為進一步提高合金的高溫強度，在鎳基合金中加入鎢、鉬、鈷等元素，增加鋁、鈦含量，研制出一系列牌號的合金，如英國的“Nimonic”，美國的“Mar-M”和“IN”等；在鈷基合金中,加入鎳、鎢等元素，發展出多種高溫合金，如X-45、HA-188、FSX-414等。由于鈷資源缺乏，鈷基高溫合金發展受到限制。40年代，鐵基高溫合金也得到了發展，50年代出現A-286和Incoloy901等牌號，但因高溫穩定性較差，從60年代以來發展較慢。蘇聯于1950年前后開始生產“ЭИ”牌號的鎳基高溫合金，后來生產“ЭП”系列變形高溫合金和ЖС系列鑄造高溫合金。中國從1956年開始試制高溫合金，逐漸形成“GH”系列的變形高溫合金和“K”系列的鑄造高溫合金。70年代美國還采用新的生產工藝制造出定向結晶葉片和粉末冶金渦輪盤，研制出單晶葉片等高溫合金部件，以適應航空發動機渦輪進口溫度不斷提高的需要。類別編輯760℃高溫材料變形高溫合金變形高溫合金是指可以進行熱、冷變形加工，工作溫度范圍-253～1320℃，具有良好的力學性能和綜合的強、韌性指標，具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強化型合金和時效強化型合金。GH后第一位數字表示分類號即1、固溶強化型鐵基合金 2、時效硬化型鐵基合金 3、固溶強化型鎳基合金 4、鈷基合金 GH后，二，三，四位數字表示順序號。1、固溶強化型合金使用溫度范圍為900～1300℃，**抗氧化溫度達1320℃。例如GH128合金，室溫拉伸強度為850MPa、屈服強度為350MPa；1000℃拉伸強度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應力的持久壽命為200小時、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天發動機燃燒室、機匣等部件。2、時效強化型合金使用溫度為-253～950℃，一般用于制作航空、航天發動機的渦輪盤與葉片等結構件。制作渦輪盤的合金工作溫度為-253～700℃,要求具有良好的高低溫強度和抗疲勞性能。例如：GH4169合金，在650℃的**屈服強度達1000MPa；制作葉片的合金溫度可達950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸強度為490MPa，940℃、200MPa的持久壽命大于40小時。變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業提供結構鍛件、餅材、環件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。[1] 760℃800MPa級高溫材料鑄造高溫合金鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點是：1.具有更寬的成分范圍由于可不必兼顧其變形加工性能，合金的設計可以集中考慮優化其使用性能。如對于鎳基高溫合金，可通過調整成分使γ’含量達60%或更高，從而在高達合金熔點85%的溫度下，合金仍能保持優良性能。2.具有更廣闊的應用領域由于鑄造方法具有的特殊優點，可根據零件的使用需要，設計、制造出近終形或無余量的具有任意復雜結構和形狀的高溫合金鑄件。根據鑄造合金的使用溫度，可以分為以下三類：第一類：在-253～650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在很大的范圍溫度內具有良好的綜合性能，特別是在低溫下能保持強度和塑性均不下降。如在航空、航天發動機上用量較大的K4169合金，其650℃拉伸強度為1000MPa、屈服強度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa應力下的持久壽命為200小時。已用于制作航空發動機中的擴壓器機匣及航天發動機中各種泵用復雜結構件等。第二類：在650～950℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在高溫下有較高的力學性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金，950℃時，拉伸強度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小時的持久強度極限大于230MPa。這類合金適于用做航空發動機渦輪葉片、導向葉片及整鑄渦輪。第三類：在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金這類合金在此溫度范圍內具有優良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金，1100℃、130MPa的應力下持久壽命大于100小時。這是國內使用溫度**的渦輪葉片材料，適用于制作新型高性能發動機的一級渦輪葉片。隨著精密鑄造工藝技術的不斷提高，新的特殊工藝也不斷出現。細晶鑄造技術、定向凝固技術、復雜薄壁結構件的CA技術等都使鑄造高溫合金水平大大提高，應用范圍不斷提高。760℃800MPa級高溫材料粉末冶金高溫合金采用霧化高溫合金粉末，經熱等靜壓成型或熱等靜壓后再經鍛造成型的生產工藝制造出高溫合金粉末的產品。采用粉末冶金工藝，由于粉末顆粒細小，冷卻速度快，從而成分均勻，無宏觀偏析，而且晶粒細小，熱加工性能好，金屬利用率高，成本低，尤其是合金的屈服強度和疲勞性能有較大的提高。FGH95粉末冶金高溫合金，650℃拉伸強度1500MPa；1034MPa應力下持久壽命大于50小時，是當前在650℃工作條件下強度水平**的一種盤件粉末冶金高溫合金。粉末冶金高溫合金可以滿足應力水平較高的發動機的使用要求,是高推重比發動機渦輪盤、壓氣機盤和渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。1200℃100MPa級高溫材料氧化物彌散強化(ODS)合金是采用獨特的機械合金化(MA)工藝，超細的(小于50nm)在高溫下具有超穩定的氧化物彌散強化相均勻地分散于合金基體中，而形成的一種特殊的高溫合金。其合金強度在接近合金本身熔點的條件下仍可維持，具有優良的高溫蠕變性能、優越的高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能。目前已實現商業化生產的主要有三種ODS合金：MA956合金在氧化氣氛下使用溫度可達1350℃，居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位。可用于航空發動機燃燒室內襯。MA754合金在氧化氣氛下使用溫度可達1250℃并保持相當高的高溫強度、耐中堿玻璃腐蝕。現已用于制作航空發動機導向器蓖齒環和導向葉片。MA6000合金在1100℃拉伸強度為222MPa、屈服強度為192MPa；1100℃，1000小時持久強度為127MPa，居高溫合金之首位，可用于航空發動機葉片。金屬間化合物高溫材料金屬間化合物高溫材料是近期研究開發的一類有重要應用前景的、輕比重高溫材料。十幾年來，對金屬間化合物的基礎性研究、合金設計、工藝流程的開發以及應用研究已經成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制備加工技術、韌化和強化、力學性能以及應用研究方面取得了令人矚目的成就。Ti3Al基合金(TAC-1)，TiAl基合金(TAC-2)以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8～5.8g/cm3)、高溫高強度、高鋼度以及優異的抗氧化、抗蠕變等優點，可以使結構件減重35～50%。Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蝕、耐磨損和耐氣蝕性能，展示出極好的應用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蝕性能，在中溫(小于600℃)有較高強度，成本低，是一種可以部分取代不銹鋼的新材料。環境高溫合金在民用工業的很多領域，服役的構件材料都處于高溫的腐蝕環境中。為滿足市場需要，根據材料的使用環境，歸類出系列高溫合金。1、高溫合金母合金系列2、抗腐蝕高溫合金板、棒、絲、帶、管及鍛件3、高強度、耐腐蝕高溫合金棒材、彈簧絲、焊絲、板、帶材、鍛件4、耐玻璃腐蝕系列產品5、環境耐蝕、硬表面耐磨高溫合金系列6、特種精密鑄造零件(葉片、增壓渦輪、渦輪轉子、導向器、儀表接頭)7、玻棉生產用離心器、高溫軸及輔件8、鋼坯加熱爐用鈷基合金耐熱墊塊和滑軌9、閥門座圈10、鑄造“U”形電阻帶11、離心鑄管系列12、納米材料系列產品13、輕比重高溫結構材料14、功能材料(膨脹合金、高溫高彈性合金、恒彈性合金系列)15、生物醫學材料系列產品16、電子工程用靶材系列產品17、動力裝置噴嘴系列產品18、司太立合金耐磨片19、超高溫抗氧化腐蝕爐輥、輻射管。提高強度固溶強化加入與基體金屬原子尺寸不同的元素(鉻、鎢、鉬等)引起基體金屬點陣的畸變，加入能降低合金基體堆垛層錯能的元素（如鈷）和加入能減緩基體元素擴散速率的元素（鎢、鉬等），以強化基體。沉淀強化通過時效處理，從過飽和固溶體中析出第二相（γ’、γ"、碳化物等），以強化合金。γ‘相與基體相同，均為面心立方結構，點陣常數與基體相近，并與晶體共格，因此γ相在基體中能呈細小顆粒狀均勻析出，阻礙位錯運動，而產生顯著的強化作用。γ’相是A3B型金屬間化合物，A代表鎳、鈷，B代表鋁、鈦、鈮、鉭、釩、鎢，而鉻、鉬、鐵既可為A又可為B。鎳基合金中典型的γ‘相為Ni3(Al,Ti)。γ’相的強化效應可通過以下途徑得到加強：①增加γ‘相的數量；②使γ’相與基體有適宜的錯配度，以獲得共格畸變的強化效應；③加入鈮、鉭等元素增大γ’相的反相疇界能，以提高其抵抗位錯切割的能高溫合金力；④加入鈷、鎢、鉬等元素提高γ‘相的強度。γ"相為體心四方結構，其組成為Ni3Nb。因γ"相與基體的錯配度較大,能引起較大程度的共格畸變，使合金獲得很高的屈服強度。但超過700℃，強化效應便明顯降低。鈷基高溫合金一般不含γ相，而用碳化物強化。晶界強化在高溫下，合金的晶界是薄弱環節，加入微量的硼、鋯和稀土元素可改善晶界強度。這是因為稀土元素能凈化晶界，硼、鋯原子能填充晶界空位，降低蠕變過程中晶界擴散速率，抑制晶界碳化物的集聚和促進晶界第二相球化。另外，鑄造合金中加適量的鉿，也能改善晶界的強度和塑性。還可通過熱處理在晶界形成鏈狀分布的碳化物或造成彎曲晶界，提高塑性和強度。氧化物彌散強化通過粉末冶金方法，在合金中加入高溫下仍保持穩定的細小氧化物，呈彌散分布狀高溫合金態，從而獲得顯著的強化效應。通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等。這些氧化物是通過阻礙位錯運動和穩定位錯亞結構等因素而使合金得到強化的。分類超耐熱合金典型組織是奧氏體基體，在基體上彌散分布這碳化物、金屬間化合物等強化相。高溫合金的主要元素有鉻、鈷、鋁、鈦、鎳、鉬、鎢等。合金元素起穩定的奧氏體基體組織，形成強化相，增加合金的抗氧化和抗腐蝕能力的作用。常用的高溫合金有鐵基、鎳基和鈷基3種。鐵基超耐熱合金鐵基高溫合金是奧氏體不銹鋼發展起來的，含有一定量的鉻和鎳等元素。它是中等溫度（600~800℃）條件下使用的重要材料，具有校核的中溫力學性能和良好的熱加工塑性，合金成分比較簡單，成本較低。主要用于制作航空發動機和工業燃氣輪機上渦輪盤，也可以制作導向葉片、渦輪葉片、燃燒室，以及其他承力件、緊固件等。另一用途是制作柴油機上的廢氣增壓渦輪。由于沉淀強化型鐵基合金的組織不夠穩定抗氧化性較差，高溫強度不足，因而鐵基合金不能在更高溫度條件下應用。鎳基超耐熱合金以鎳為基體（含量一般大于50%）、在650~1000℃范圍內具有較的強度和良好的抗氧化性、抗燃氣腐蝕能力的高溫合金。鎳基合金是高溫合金中應用＊廣、高溫強度**的一類合金。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多的合金元素，且能保持較好的穩定性；二是可以形成共格有序的A3B型金屬間化合物γ’-[Ni(Al,Ti)]相作為強化相，使合金的得到有效的強化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度 ；三是很含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗氧化和抗燃氣腐蝕能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強化作用。根據它們的強化作用方式可以分為固溶強化合金和沉淀強化合金：固溶強化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻、釩等；沉淀強化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。鈷基超耐熱合金鈷基超耐熱合金是含鈷量40%~65%的奧氏體高溫合金，在730~1100℃下，具有一定的高溫強度、良好的抗熱腐蝕和抗氧化能力。用于制作工業燃氣輪機、艦船燃氣輪機的導向葉片等。鈷基合金的發展應考慮鈷的資源情況。鈷是一種重要的戰略資源，世界上大多數國家缺鈷，以至于鈷基合金的發展受到限制。鈷基合金一般含鎳10%~22%，鉻20%~30%以及鎢、鉬、鉭和鈮等固溶強化和碳化物形成元素，含碳量很高，是一類以碳化物為主要強化相的高溫合金。鈷基合金的耐熱能力與固溶強化元素和碳化物形成元素含量多少有關。制造工藝不含或少含鋁、鈦的高溫合金，一般采用電弧爐或非真空感應爐冶煉。含鋁、鈦高的高溫合金如在大氣中熔煉時，元素燒損不易控制，氣體和夾雜物進入較多，所以應采用真空冶煉。為了進一步降低夾雜物的含量，改善夾雜物的分布狀態和鑄錠的結晶組織，可采用冶煉和二次重熔相結合的雙聯工藝。冶煉的主要手段有電弧爐、真空感應爐和非真空感應爐；重熔的主要手段有真空自耗爐和電渣爐。固溶強化型合金和含鋁、鈦低（鋁和鈦的總量約小于4.5%）的合金錠可采用鍛造開坯；含鋁、鈦高的合金一般要采用擠壓或軋制開坯，然后熱軋成材，有些產品需進一步冷軋或冷拔。直徑較大的合金錠或餅材需用水壓機或快鍛液壓機鍛造。合金化程度較高、不易變形的合金，目前廣泛采用精密鑄造成型，例如鑄造渦輪葉片和導向葉片。為了減少或消除鑄造合金中垂直于應力軸的晶界和減少或消除疏松，近年來又發展出定向結晶工藝。這種工藝是在合金凝固過程中使晶粒沿一個結晶方向生長，以得到無橫向晶界的平行柱狀晶。實現定向結晶的首要工藝條件是在液相線和固相線之間建立并保持足夠大的軸向溫度梯度和良好的軸向散熱條件。此外，為了消除全部晶界，還需研究單晶葉片的制造工藝。粉末冶金工藝，主要用以生產沉淀強化型和氧化物彌散強化型高溫合金。這種工藝可使一般不能變形的鑄造高溫合金獲得可塑性甚至超塑性。綜合處理高溫合金的性能同合金的組織有密切關系，而組織是受金屬熱處理控制的。高溫合金一般需經過熱處理。沉淀強化型合金通常經過固溶處理和時效處理。固溶強化型合金只經過固溶處理。有些合金在時效處理前還要經過一兩次中間處理。固溶處理首先是為了使第二相溶入合金基體，以高溫合金便在時效處理時使γ、碳化物（鈷基合金）等強化相均勻析出，其次是為了獲得適宜的晶粒度以保證高溫蠕變和持久性能。固溶處理溫度一般為1040～1220℃。目前廣泛應用的合金，在時效處理前多經過1050～1100℃中間處理。中間處理的主要作用是在晶界析出碳化物和γ膜以改善晶界狀態，與此同時有的合金還析出一些顆粒較大的γ相與時效處理時析出的細小γ相形成合理搭配。時效處理的目的是使過飽和固溶體均勻析出γ相或碳化物(鈷基合金)以提高高溫強度，時效處理溫度一般為700～1000℃。發展趨勢高溫合金發展的趨勢是進一步提高合金的工作溫度和改善中溫或高溫下承受各種載荷的能力，延長合金壽命。就渦輪葉片材料而言，單晶葉片將進入實用階段，定向結晶葉片的綜合性能將得到改進。此外，有可能采用激冷態合金粉末制造多層擴散連接的空心葉片，從而適應提高燃氣溫度的需要。就導向葉片和燃燒室材料而言，有可能使用氧化物彌散強化的合金，以大幅度提高使用溫度。為了提高抗腐蝕和耐磨蝕性能，合金的防護涂層材料和工藝也將獲得進一步發展。技術開發高梯度定向凝固共晶高溫合金的組織與性能K4169高溫合金組織細化及性能優化研究高溫合金鑄造鎳基高溫合金中Ni_5Zr的溶解和轉變定向工藝和鉿含量對一種鎳基高溫合金的影響Mg在高溫合金GH220中的作用GH2027鐵基高溫合金的第二相研究Ni_3Al基高溫合金添加碳化物質點的探索研究MC和M_3B_2相在一種Ni-Cr-Co高溫合金中的析出鎳基高溫合金GH4145/SQ的高溫低周疲勞行為變形高溫合金成型質量控制中的轉換研究高梯度定向凝固共晶高溫合金的組織與性能K4169高溫合金組織細化及性能優化研究鑄造鎳基高溫合金中Ni_5Zr的溶解和轉變定向工藝和鉿含量對一種鎳基高溫合金的影響Mg在高溫合金GH220中的作用FGH95粉末高溫合金應力時效的組織和相分析Rene′88DT粉末高溫合金組織及γ′相析出動力學研究鎳基粉末高溫合金中夾雜物導致裂紋萌生和擴展行為的研究鎳基粉末高溫合金中夾雜物的微觀力學行為研究粉末高溫合金的研究與發展物質應用高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料；并具有較高的高溫強度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織，在各種溫度下具有良好的組織穩定性和使用可靠性，基于上述性能特點，且高溫合金的合金化程度較高，又被稱為“超合金”，是廣泛應用于航空、航天、石油、化工、艦船的一種重要材料。按基體元素來分，高溫合金又分為鐵基、鎳基、鈷基等高溫合金。鐵基高溫合金使用溫度一般只能達到750~780℃，對于在更高溫度下使用的耐熱部件，則采用鎳基和難熔金屬為基的合金。 鎳基高溫合金在整個高溫合金領域占有特殊重要的地位，它廣泛地用來制造航空噴氣發動機、各種工業燃氣輪機＊熱端部件。若以150MPA-100H持久強度為標準，而目前鎳合金所能承受的**溫度〉1100℃，而鎳合金約為950℃，鐵基的合金〈850℃,即鎳基合金相應地高出150℃至250℃左右。所以人們稱鎳合金為發動機的心臟。目前，在先進的發動機上，鎳合金已占總重量的一半，不僅渦輪葉片及燃燒室，而且渦輪盤甚至后幾級壓氣機葉片也開始使用鎳合金。與鐵合金相比，鎳合金的優點是：工作溫度較高，組織穩定、有害相少及抗氧化腐蝕能力大。與鈷合金相比，鎳合金能在較高溫度與應力下工作，尤其是在動葉片場合。鎳合金具有上述優點與其本身的某些**性能有關。鎳為面心立方體，組織非常穩定，從室溫到高溫不發生同素異型轉變；這對選作基體材料十分重要。眾所周知，奧氏體組織比鐵素體組織具有一系列的優點。鎳具有高的化學穩定性，在500度以下幾乎不發生氧化，室溫下也不受溫氣、水及某些鹽類水溶液的作用。鎳在硫酸及鹽酸中溶解很慢，而在硝酸中溶解很快。鎳具有很大的合金能力，甚至添加十余種合金元素也不出現有害相，這就為改善鎳的各種性能提供潛在的可能性。純鎳的力學性能雖不強，但塑性卻極好，尤其是低溫下塑性變化不大。鐵基變形高溫合**號GH1015(GH15)GH1016(GH16)GH1035(GH35)GH103**(GH3**)GH1131(GH131)GH1140(GH140)GH2036(GH36)GH2132(GH132)GH2150(GH150)GH2302(GH302)GH2696(GH696)GH761GH903GH907鎳基變形高溫合**號GH3030(GH30)GH3039(GH39)GH3044(GH44)GH3128(GH128)GH3536(GH536)GH3625(GH625)GH4033(GH33)GH4037(GH37)GH4049(GH49)GH4133(GH4133B)GH4169(GH169)GH4220(GH220)GH4698(GH698)GH80AGH90GH93GH105GH141GH145GH163GH170GH500GH600GH652GH706GH710GH738GH742GH901
Monel400 Monel400是一種用量**、用途＊廣、綜合性能**的耐蝕合金。此合金在氫氟酸和氟氣介質中具有優異的耐蝕性，對熱濃堿液也有優良的耐蝕性。同時還耐中性溶液、水、海水、大氣、有機化合物等的腐蝕。該合金的一個重要特征是一般不產生應力腐蝕裂紋，切削性能良好。簡介 Monel400合金其化學成分主要由 30%Cu 和 65%Ni 加少量的Fe(1%-2%)所組成。由于化學成分上的差異，它又可以有多種合**號，但是他們之間在耐蝕性上并沒有顯著差別。Monel400合金比純鎳更耐還原性介質的腐蝕，而較純銅更耐氧化性介質的腐蝕。各國標準及通稱：MONEL400，ASTM B127，ASME SB-127，AMS 4554，JIS NW4400美國UNS：N04400 ，德國DIN： NiCu30Fe W-Nr: 2.4360 中國GB/T:NCu-28-1.5-1.8 英國BS： NA 12 化學成分標號：Ni68Cu28FeMonel400合金的化學元素成分： C: ≤0.3 ，Si: ≤0.50，Mn: ≤2.0, Ni: ≥63， Cu: 28～34 , S: ≤ 0.024 , Fe ≤ 2.5 , 單位： %Monel400 合金的化學成分主要由30%Cu和65%Ni加上少量的Fe(1%-2%)所組成。組織結構為典型單相奧氏體組織。由于鎳和銅可以任何比例互溶，故一般沒有金屬間相析出。在金相顯微鏡下非浸蝕條件觀察此合金的組織，可見奧氏體基體上有非常彌散的非金屬雜夾物，例如硫化物和硅酸鹽。在某些條件下，也可觀察到有碳化物存在。性能抗拉強度：σb≥450Mpa，屈服強度：σb≥170Mpa，延伸率：δ≥30%Monel400合金產品在各種狀態的機械性能材料及狀態抗拉強度/Mpa屈服強度/Mpa延伸率 %硬 度HBHRB棒 材：退火狀態516～620170～34560～35110～14960～80熱加工態（≤54mm型材）551～757275～69060～30140～24175～100熱加工態（≥ 54mm型材）516～689205～38050～30130～18472～90冷拔態，應力消除處理后578～827380～69040～22160～22585～20HRC中厚板：熱軋態516～655380～39045～30125～21570～96熱軋并退火態482～585195～34550～35110～14060～76薄 板：退火態482～585170～31050～35冷軋，硬態689～964620～75515～2冷軋帶：退火態517～585170～31050～35回火態689～964620～89515～2管 材 ：冷拔+退火態516～585170～31050～35（無縫）：冷拔+應力消除態585～827380～69035～15耐腐蝕性蒙乃爾的耐腐蝕性能一般情況下比鎳銅更優越,它比純鎳更耐還原性介質的腐蝕，比純銅耐氧化性介質的腐蝕，對硫酸、磷酸、碳的耐腐蝕性非常好。特別是耐氫氯酸的腐蝕，對熱濃堿也有優良的耐腐蝕性。Monel400合金在氟氣、鹽酸、硫酸、氫氟酸以及它們的派生物中有極優秀的耐蝕性。同時在海水中比銅基合金更具耐蝕性Monel400屬可變形加工的鎳-銅系鎳基合金，具有很好的耐海水腐蝕和抗化學腐蝕性能，耐氯化物應力腐蝕開裂性能強。該合金是為數不多的能使用在氟化物中的合金之一。在氫氟酸和氟氣介質中具有很好的耐氧化物應力裂變腐蝕，如海水、鹽水環境中。在中等濃度的堿性和鹽溶液中，Monel 400也有非常好的抗腐蝕性能。在較冷的的堿性環境下，該合金被用在弱酸如硫磺、氟化氫環境中。酸介質：Monel400在濃度小于85%的硫酸中都是耐蝕的。Monel400是可耐氫氟酸中為數極少的重要材料之一。水腐蝕：Monel400合金在多數水腐蝕情況下，不僅耐蝕性**，而且孔蝕、應力腐蝕等也很少發現，腐蝕速度小于0.025mm/a。高溫腐蝕：Monel400在空氣中連續工作的**溫度一般在600℃左右，在高溫蒸汽中，腐蝕速度小于0.026mm/a。氨：由于Monel400合金鎳含量高，故可耐585℃以下無水氨和氨化條件下的腐蝕。配套焊材蒙乃爾Monel400焊條（ENiCu-7），Monel400焊絲（ERNiCu-7）用途船用換熱器、海水淡化設備、鹽生產設備、海洋與化學加工設備、螺旋槳軸及水泵、汽油及水箱等
Monel K500 MONEL K-500合金具有與400 相當的耐蝕性能，但是具有更高的機械強度和硬度。具有較好的耐熱腐蝕性能和長期組織穩定性。主要用于制造航空發動機上的工作溫度在750℃以下的渦輪葉片及燃氣輪機葉片；用于制造船舶上的緊固件、彈簧；化工設備上的泵、閥門零部件；造紙設備上的刮漿刀片等。MONEL K-500合金機器性能形狀抗拉強度屈服強度(0.2% Offset)延伸率,%硬度ksiMPaksiMPaBrinell(3000-kg)RockwellB棒70-90482-62125-60172-41345-30110-17060-86MONEL K-500合金的化學成份：合金%鎳銅鋁鈦鐵錳硫碳硅Monle K500＊小6327.02.300.35**33.03.150.852.01.50.010.250.5應用范圍M 此合金主要用于泵軸、閥桿、輸送器刮刀、油井鉆環、彈性部件、閥墊等，適用于石油、化工、造船、制藥、電子部門。1. 動力工廠中的無縫輸水管、蒸汽管2. 海水交換器和蒸發器3. 硫酸和鹽酸環境4. 原油蒸餾5. 深海水使用設備的泵軸和螺旋槳6. 核工業用于制造鈾提煉和同位素分離的設備7. 制造生產鹽酸設備使用的泵和閥
UNS NO6600UNS NO6600概述UNS NO6600合金是鎳-鉻-鐵基固溶強化合金，具有良好的耐高溫腐蝕和抗氧化性能、優良的冷熱加工和焊接性能，在700℃以下具有滿意的熱強性和高的塑性。合金可以通過冷加工得到強化，也可以用電阻焊、溶焊或釬焊連接，適宜制作在1100℃以下承受低載荷的抗氧化零件。UNS NO6600具有以下特性●具有很好的耐還原、氧化、氮化介質腐蝕的性能●在室溫及高溫時都具有很好的耐應力腐蝕開裂性能●具有很好的耐干燥氯氣和氯化氫氣體腐蝕的性能●在零下、室溫及高溫時都具有很好的機械性能 ??由于對碳含量和晶粒度的控制具有很好的抗蠕變斷裂強度，推薦用在700℃以上的工作環境。UNS NO6600應用領域●侵蝕氣氛中的熱電偶套管●氯乙烯單體生產：抗氯氣、氯化氫、氧化和碳化腐蝕●鈾氧化轉換為六氟化物：抗氟化氫腐蝕●腐蝕性堿金屬的生產和使用領域，特別是使用硫化物的環境●用氯氣法制二氧化鈦●有機或無機氯化物和氟化物的生產：抗氯氣和氟氣腐蝕●核反應堆●熱處理爐中曲頸瓶及部件，尤其是在碳化和氮化氣氛中●石油化工生產中的催化再生器在700℃以上的應用中推薦使用合金600H 以獲得較長的使用壽命。UNS NO6600相近牌號GH3600、GH600（中國）、NC15Fe（法國）、W.Nr.2.4816、NiCr15Fe（德國）、NA14（英國）Inconel600、UNS NO6600(美國） NiCr15Fe8(ISO)UNS NO6600化學成份鎳Ni鉻Cr鐵Fe碳C錳Mn硅Si銅Cu鋁Al鈦Ti硼B磷P硫S＊小值72146.0**值1710.00.151.00.50.50.30.30.0060.0150.015UNS NO6600焊接焊接時推薦使用下列填充金屬鎢電極氣體保護焊Nicrofer S 7020材料號2.4806SG-NiCr20NbAWS A5.14: ERNiCr-3金屬極氣體保護焊材料號2.4648EL-NiCr19NbAWS A5.11: ENiCrFe-3對于合金600H 在高溫（約900℃）的應用，推薦使用以下焊料：鎢電極氣體保護焊Nicrofer S 6020材料號2.4831SG-NiCr21Mo9NbAWS A514, ERNiCrMo-3或材料號2.4806SG-NiCr20NbAWS A514, ERNiCr-3金屬極氣體保護焊材料號2.4621EL-NiCr20Mo9NbAWS A5.11, ENiCrMo-3或材料號2.4648EL-NiCr19NbAWS A5.11, ENiCrFe-3為得到＊適宜的耐腐蝕性，推薦采用亞弧焊。
