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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合(he)金 系20世紀30年代問(wen)世的Hastelloy C系列中第一個Ni-Cr-Mo(W)型耐蝕合(he)金。

一、化學(xue)成分和組織特(te)點

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

  此(ci)合金主要耐(nai)濕氯、各種(zhong)氧(yang)化性氯化物（如氯化鐵(tie)、氯化銅、氧(yang)化汞等）、氯化鹽溶液（如氯化鈣、氯化鎂、氯化鉛等）、硫(liu)酸與(yu)氧(yang)化性鹽的混合物、亞硫(liu)酸、沸(fei)騰溫度(du)的各種(zhong)濃度(du)有機酸的腐蝕，以及耐(nai)氯化物和海水的點蝕等。

 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(er)、耐(nai)腐蝕性能

 1. 在海水中

 0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)浸入(ru)海水(shui)中，經(jing)10年的試(shi)驗結果表明，其腐蝕速率≤0.025mm/a,而且沒有點蝕產生。

 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(zai)鹽酸中(zhong)

（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)(jin)在HF酸(suan)中(zhong)(zhong)，隨溫(wen)度(du)升高(gao)，其(qi)耐蝕(shi)(shi)性下降。HF酸(suan)的(de)恒沸點濃度(du)約(yue)為(wei)36%,沸點為(wei)112℃.更高(gao)濃度(du)的(de)HF酸(suan)只有通過無水HF溶(rong)于水才能獲得。表3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)(jin)在不(bu)同(tong)濃度(du)、溫(wen)度(du)和(he)不(bu)同(tong)試驗條件下的(de)結果(guo)。在室溫(wen)HF酸(suan)中(zhong)(zhong)，此合金(jin)(jin)(jin)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)不(bu)超過0.25mm/a,隨溫(wen)度(du)升高(gao)和(he)充(chong)入空氣0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)(jin)(jin)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)會有所增(zeng)加。

  5. 在磷酸中(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(ya)硫酸中

  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(suan)的混酸(suan)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(zhong)

 鉻酸雖然是強氧化性酸，但其離子化傾向并不大。因此，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金(jin)在中等溫度(du)的(de)任何(he)濃度(du)下是耐蝕性的(de)。表(biao)3-5-14 列出了一些(xie)試(shi)驗結果(guo)。

 10. 在(zai)一些有(you)機(ji)酸及其混(hun)合物中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)(he)金(jin)在(zai)甲(jia)酸、醋酸等有機酸及其(qi)混合(he)(he)物中的耐蝕性見表 3-5-15 ~ 表3-5-20 。顯然，在(zai)所(suo)試驗(yan)的條件下 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)(he)金(jin)具有非常好和比較好的耐腐蝕性能。

 11. 在鹵素氣體中

  除氟氣外，0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金耐(nai)干的(de)(de)氯(lv)、溴、碘的(de)(de)腐蝕(shi)。當有(you)水分存(cun)在(zai)時，例如(ru)在(zai)濕氯(lv)中，僅能用于≤40℃.在(zai)濕氯(lv)中的(de)(de)試驗結(jie)果(guo)見(jian)表3-5-21.顯然，在(zai)大多(duo)數情況下(xia)，Ni-Cr-Mo(W)合(he)(he)金具有(you)非常優異(yi)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性。因(yin)而(er)，耐(nai)干、濕氯(lv)氣的(de)(de)腐蝕(shi)是(shi)高(gao)鉬含量的(de)(de)Ni-Cr-Mo(W)耐(nai)蝕(shi)合(he)(he)金的(de)(de)一個重(zhong)要(yao)特性。表3-5-22是(shi)在(zai)含氯(lv)氣的(de)(de)水溶(rong)液中Ni-Cr-Mo合(he)(he)金耐(nai)蝕(shi)性的(de)(de)試驗結(jie)果(guo)。

 12. 在HF氣(qi)體(ti)中

  0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金(jin)耐高溫 HF氣腐蝕的(de)性(xing)能優(you)良，它可允(yun)許在≤750℃的(de)HF氣中使用，而且氧(yang)的(de)存在對0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)并無明顯影響(xiang)。國內一些試驗結果見圖(tu)3-5-11和圖(tu)3-5-12。

 13. 晶(jing)間腐(fu)蝕

 0Cr16Ni60Mo16W4 合金(jin)經過(guo)600~1150℃敏(min)化(hua)處理或焊接，在一些介(jie)質(zhi)，例如鹽酸(suan)(suan)、鉻(ge)酸(suan)(suan)、碳酸(suan)(suan)中(zhong)會產生(sheng)晶間腐蝕。圖3-5-13系在10%沸騰(teng)鹽酸(suan)(suan)中(zhong)的試驗結果(guo)。由圖可(ke)知，此合金(jin)敏(min)化(hua)區范圍(wei)較(jiao)寬。在此區域內加熱，Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)不僅產生(sheng)晶間腐蝕，耐蝕性下降，而(er)且還伴隨著嚴重的脆化(hua)傾向。試驗表(biao)明(ming)，隨腐蝕介(jie)質(zhi)的不同，此合金(jin)的敏(min)化(hua)溫度(du)亦異。

 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(wei)了防止0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金的(de)(de)晶間腐蝕，采(cai)取的(de)(de)措施有選用(yong)(yong)適(shi)宜的(de)(de)熱處理（見本節熱處理工藝）和(he)用(yong)(yong)低碳、低硅的(de)(de)第(di)二代合(he)金00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低碳、低硅、降(jiang)鐵、加(jia)鈦和(he)不含(han)鎢的(de)(de)第(di)三代合(he)金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、力學性(xing)能

  表 3-5-23系 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的(de)室溫和高溫瞬時力學性能。

四、物理(li)性能(neng)

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

五、焊(han)接性能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊(han)(han)接性能(neng)良好，它可(ke)采(cai)用各種(zhong)通用焊(han)(han)接方法，例如TIG、MIG、電(dian)弧焊(han)(han)、電(dian)阻(zu)焊(han)(han)等(deng)焊(han)(han)接而無特殊困難。焊(han)(han)接時所(suo)用填絲和(he)焊(han)(han)芯一般(ban)與母材相同(tong)。

六、冷熱加工(gong)及成型(xing)性能

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合(he)金冷加工并(bing)無特(te)殊困(kun)難。但(dan)是，其熱加工則是鎳基耐蝕合(he)金中較(jiao)困(kun)難的一種(zhong)。這并(bing)不是由于其熱塑(su)性低(di)，而是由于變(bian)形抗力(li)大，加工工藝控制要求嚴格所(suo)致。圖3-5-14和圖3-5-15系國內(nei)對(dui)0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金的熱塑(su)性進行(xing)試驗所(suo)取得的結(jie)果。顯然，電渣重熔冶煉(lian)可明(ming)顯提高此(ci)合(he)金的熱塑(su)性。合(he)金鍛態的熱塑(su)性高于鑄(zhu)態。合(he)金的熱加工及熱成型溫度以1000~1200℃為宜(yi)。

七(qi)、熱處理(li)工藝

 適宜的(de)(de)(de)熱(re)處理是(shi)使0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)獲(huo)得良(liang)好的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)，特(te)別是(shi)耐晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)性(xing)能不可缺少的(de)(de)(de)環節(jie)。試(shi)驗(yan)表明，為了(le)使0Cr16Ni60Mo16W4合金(jin)具有良(liang)好的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)和塑(su)、韌性(xing)，在約1218℃加(jia)(jia)熱(re)后急(ji)冷(leng)(leng)是(shi)需(xu)要的(de)(de)(de)，這既包(bao)括(kuo)焊后，也包(bao)括(kuo)熱(re)成型后。但對于鑄(zhu)件，則建議(yi)在1177℃加(jia)(jia)熱(re)后急(ji)冷(leng)(leng)或(huo)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。