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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金(jin) 系20世紀30年代問世的Hastelloy C系列中第一個Ni-Cr-Mo(W)型(xing)耐蝕(shi)合金。

一、化學成分和組織(zhi)特點(dian)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金的化學成(cheng)分(fen)見(jian)下表(biao)

  此合(he)金主要耐(nai)濕氯(lv)(lv)(lv)、各(ge)種氧化(hua)(hua)性氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)物(wu)（如(ru)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鐵、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)銅、氧化(hua)(hua)汞等(deng)）、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鹽溶(rong)液（如(ru)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鈣、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鎂(mei)、氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鉛(qian)等(deng)）、硫酸與氧化(hua)(hua)性鹽的(de)混合(he)物(wu)、亞(ya)硫酸、沸(fei)騰溫度的(de)各(ge)種濃度有機(ji)酸的(de)腐蝕(shi)，以(yi)及耐(nai)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)物(wu)和(he)海水的(de)點蝕(shi)等(deng)。

 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、耐腐蝕性能(neng)

 1. 在海水(shui)中(zhong)

 0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)浸入(ru)海水中，經10年的試驗結果表明，其(qi)腐蝕(shi)速(su)率≤0.025mm/a,而且沒(mei)有點蝕(shi)產生。

 2. 在硫酸中

（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(yan)酸(suan)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. 在氫氟酸中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)(jin)在HF酸中(zhong)，隨溫度(du)(du)升高(gao)，其(qi)耐(nai)蝕(shi)性(xing)下降。HF酸的(de)(de)恒沸點濃度(du)(du)約為(wei)36%,沸點為(wei)112℃.更高(gao)濃度(du)(du)的(de)(de)HF酸只有通過(guo)無水(shui)HF溶于水(shui)才(cai)能獲得。表(biao)3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)在不(bu)同濃度(du)(du)、溫度(du)(du)和不(bu)同試驗(yan)條件下的(de)(de)結果(guo)。在室溫HF酸中(zhong)，此合金(jin)(jin)的(de)(de)腐蝕(shi)速(su)率(lv)不(bu)超過(guo)0.25mm/a,隨溫度(du)(du)升高(gao)和充入空氣0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)的(de)(de)腐蝕(shi)速(su)率(lv)會有所(suo)增(zeng)加(jia)。

  5. 在(zai)磷酸中(zhong)

  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(zai)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(zai)硝酸(suan)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(xiao)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(zai)鉻酸中

 鉻酸雖然是強氧化(hua)性酸，但其離子化(hua)傾向并不大。因(yin)此(ci)，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在中等溫度的任何(he)濃度下是耐蝕性的。表3-5-14 列出(chu)了一些試驗結果。

 10. 在一些有機酸及其(qi)混合物(wu)中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金在甲酸、醋酸等有(you)機酸及其(qi)混合(he)物中的耐蝕性(xing)見表(biao) 3-5-15 ~ 表(biao)3-5-20 。顯然，在所(suo)試驗的條件下 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金具有(you)非(fei)常好和(he)比較好的耐腐(fu)蝕性(xing)能。

 11. 在鹵素氣體中

  除氟氣(qi)外(wai)，0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金耐(nai)干的(de)氯(lv)、溴、碘的(de)腐蝕(shi)。當有水(shui)分(fen)存在時，例如在濕氯(lv)中(zhong)，僅能(neng)用于≤40℃.在濕氯(lv)中(zhong)的(de)試驗結(jie)果見表(biao)3-5-21.顯然(ran)，在大多(duo)數情況下，Ni-Cr-Mo(W)合(he)金具(ju)有非常優異(yi)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)。因(yin)而(er)，耐(nai)干、濕氯(lv)氣(qi)的(de)腐蝕(shi)是高鉬含(han)量(liang)的(de)Ni-Cr-Mo(W)耐(nai)蝕(shi)合(he)金的(de)一(yi)個重要特性(xing)。表(biao)3-5-22是在含(han)氯(lv)氣(qi)的(de)水(shui)溶(rong)液中(zhong)Ni-Cr-Mo合(he)金耐(nai)蝕(shi)性(xing)的(de)試驗結(jie)果。

 12. 在HF氣(qi)體中

  0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)耐高溫 HF氣腐(fu)蝕的性(xing)能優良，它可允許在(zai)≤750℃的HF氣中使用，而且氧的存(cun)在(zai)對0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)并無明顯影(ying)響(xiang)。國內一(yi)些試驗結果見圖3-5-11和圖3-5-12。

 13. 晶間(jian)腐蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)經過600~1150℃敏(min)化(hua)處(chu)理或焊接，在(zai)一些介質(zhi)，例如鹽酸(suan)、鉻酸(suan)、碳酸(suan)中會產生(sheng)晶(jing)間(jian)腐蝕。圖3-5-13系在(zai)10%沸騰(teng)鹽酸(suan)中的試(shi)驗結果(guo)。由圖可(ke)知，此合(he)金(jin)敏(min)化(hua)區范(fan)圍較寬。在(zai)此區域內加熱，Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)不僅產生(sheng)晶(jing)間(jian)腐蝕，耐蝕性下降(jiang)，而且(qie)還伴隨著(zhu)嚴重的脆化(hua)傾向。試(shi)驗表明，隨腐蝕介質(zhi)的不同，此合(he)金(jin)的敏(min)化(hua)溫(wen)度亦(yi)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。

 為了防止(zhi)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)晶間腐蝕，采取的(de)(de)措施(shi)有選用適宜的(de)(de)熱(re)處理（見本節(jie)熱(re)處理工藝）和用低(di)碳、低(di)硅(gui)的(de)(de)第(di)二代(dai)合(he)金(jin)(jin)00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低(di)碳、低(di)硅(gui)、降鐵、加鈦和不含鎢的(de)(de)第(di)三(san)代(dai)合(he)金(jin)(jin)000Cr16Ni63Mo16Ti (Hastelloy C-4)。

 14. 點蝕

 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、力學性能

  表(biao) 3-5-23系(xi) （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的室溫和高溫瞬(shun)時(shi)力學性(xing)能(neng)。

四、物理性(xing)能

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

五(wu)、焊接性能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)焊(han)(han)(han)接(jie)性能(neng)良好，它可采用各(ge)種通用焊(han)(han)(han)接(jie)方法，例如TIG、MIG、電弧焊(han)(han)(han)、電阻焊(han)(han)(han)等焊(han)(han)(han)接(jie)而無(wu)特殊困(kun)難。焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)所用填絲和焊(han)(han)(han)芯一般與母(mu)材相同。

六、冷熱加工(gong)及成(cheng)型性(xing)能(neng)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金(jin)冷加(jia)工并無特殊困難。但是(shi)，其熱加(jia)工則是(shi)鎳基耐蝕合(he)金(jin)中較困難的(de)(de)一種。這(zhe)并不是(shi)由于其熱塑(su)性低，而是(shi)由于變形抗(kang)力大，加(jia)工工藝控(kong)制(zhi)要求嚴格所致。圖3-5-14和(he)圖3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)的(de)(de)熱塑(su)性進(jin)行試(shi)驗所取得的(de)(de)結果。顯然(ran)，電渣重熔冶煉(lian)可(ke)明顯提(ti)高(gao)此合(he)金(jin)的(de)(de)熱塑(su)性。合(he)金(jin)鍛態的(de)(de)熱塑(su)性高(gao)于鑄態。合(he)金(jin)的(de)(de)熱加(jia)工及熱成(cheng)型溫度以1000~1200℃為宜。

七、熱處理工藝(yi)

 適宜的熱(re)處理是使0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)獲得良(liang)好的耐蝕(shi)性，特別是耐晶間腐蝕(shi)性能(neng)不(bu)可缺少(shao)的環節。試驗表明(ming)，為了使0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)具有(you)良(liang)好的耐蝕(shi)性和塑、韌性，在(zai)約(yue)1218℃加熱(re)后急(ji)冷是需要的，這既包(bao)括焊后，也包(bao)括熱(re)成型后。但對于(yu)鑄件(jian)，則建議在(zai)1177℃加熱(re)后急(ji)冷或(huo)空(kong)冷。

八、應用

  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。