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一、 1.4529（N08926）超級奧氏體不銹鋼概述：1.4529（N08926）超級奧氏體不銹鋼中的Cr含量通常為14.0-18.0%，鎳含量為24.0-26.0%。1.4529（N08926）合金是一種含鈦和鋁的鎳基合金，含有足夠的鉻形成并維持足夠規(guī)模的鉻氧化物，使其在高溫條件下得到保護，比傳統(tǒng)鉻鎳不銹鋼如304更耐高溫；較高的含鎳量，使其相比標準的18-8型不銹具有更好的抗氧化性能，其耐氧化性毫不遜色于使用溫度高達華氏1900度(1038℃)的更高牌號合金。二、1.4529（N08926）超級奧氏體不銹鋼物理性能：1、1.4529（N08926）合金鎳基合金的密度：8.1 g/cm3；2、1.4529（N08926）合金鎳基合金熔點：1320-1390 ℃；3、1.4529（N08926）合金在常溫下合金的機械性能的＊小值: (1)抗拉強度650Rm N/mm2；(2)屈服強度295 RP0.2 N/mm2；(3)延伸率A5 %：35。 三、1.4529（N08926）超級奧氏體不銹鋼主要特性：1、在鹵化物介質(zhì)和含有H2S的酸性介質(zhì)中具有很高的抗點腐蝕和縫隙腐蝕性能；2、在實際應(yīng)用中能有效地抗氯離子應(yīng)力腐蝕開裂；3、在通常的氧化、還原環(huán)境中對各種腐蝕都有優(yōu)秀的抗蝕能力；4、.機械性能較Cronifer 1925 LC-Alloy 904 L 有較大提升；5、較同系列的鎳含量18%的合金的冶金穩(wěn)定性有較大提高；6、具有應(yīng)用于壓力容器制造相關(guān)認證（VdTUV-196～400℃及ASME 認證）。四、1.4529（N08926）超級奧氏體不銹鋼應(yīng)用范圍應(yīng)用領(lǐng)域：1.4529（N08926）合金是一種多用途的材料，在許多工業(yè)領(lǐng)域都能應(yīng)用：1、消防系統(tǒng)、海水凈化系統(tǒng)、海洋工程中的液壓和灌注管道系統(tǒng)；2、纖維素紙漿生產(chǎn)中的漂白池；3、腐蝕性油井中的拋光棒材；4、海洋工程中的軟管系統(tǒng)；5、酸性氣體生產(chǎn)中的管路、接頭、氣流系統(tǒng)等；6、煙氣脫硫系統(tǒng)中的部件；7、磷酸生產(chǎn)中的蒸發(fā)器、熱交換器、過濾器、混合器等；8、硫酸分離和冷凝系統(tǒng)。五、1.4529（N08926）超級奧氏體不銹鋼的加工加工和熱處理：適合于冷、熱加工和機加工，但由于具有高強度，冷、熱加工時需要大功率的加工設(shè)備。 1、1.4529（N08926）合金的加熱： (1)、在熱處理之前及熱處理過程中應(yīng)始終保持工件清潔； (2)、在熱處理過程中不能接觸硫、磷、鉛及其它低熔點金屬，否則會損害材料的性能， 應(yīng)注意清除諸如標記漆、溫度指示漆、彩色蠟筆、潤滑油、燃料等污物； (3)、燃料中的含硫量越低越好，天然氣中的硫含量應(yīng)少于0.1%，重油中硫含量應(yīng)少于 0.5%；(4)、考慮到溫度控制和保持清潔的需要，**在真空爐或氣體保護爐中進行熱處理； (5)、也可以在箱式爐或燃氣爐中加熱，但爐氣必須潔凈并以中性至微氧化性為宜，應(yīng)避 免爐氣在氧化性和還原性之間波動，加熱火焰不能直接燒向工件。 2、1.4529（N08926）合金的熱加工： (1)、1.4529（N08926）合金的熱加工溫度范圍1200℃～900℃，冷卻方式為水淬或快速空冷。 (2)、加熱時，材料可以直接送入已升溫**工作溫度的爐子中，保溫足夠的時間后(每 100mm的厚度需要60分鐘保溫時間)迅速出爐，在規(guī)定的溫度范圍的高溫段進行熱加工。當材料溫度降到低于熱加工溫度時，需重新加熱。 (3)、為得到＊佳性能，熱加工后要進行固溶處理。 3、1.4529（N08926）合金的冷加工： (1)、和所有的奧氏體鉻鎳不銹鋼一樣，1.4529（N08926）合金的加工硬化率較大，因此需要 對加工設(shè)備進行挑選。冷加工材料應(yīng)為固溶熱處理態(tài)，并且在冷加工量較大時應(yīng)進行中間退火。 (2)、若冷加工量大于15%，則需要對工件進行二次固溶處理。 4、Alloy 926（N08926）合金的熱處理： (1)、1.4529（N08926）合金合金的固溶處理溫度范圍是1150℃～1200℃，＊適宜的溫度是1170 ℃；(2)、厚度大于1.5mm的材料冷卻方式為水淬，厚度小于1.5mm的材料也可采用快速空 冷。若采用空冷。 (3)、在熱處理過程中，材料可以直接送入已升溫**工作溫度的爐子中，并且必須保持 工件清潔。 5、1.4529（N08926）合金的去氧化皮及酸洗： (1)、1.4529（N08926）合金的表面氧化物和焊縫周圍的焊渣的附著性比低合金不銹鋼更 強，推薦使用細晶砂帶或細晶砂輪進行打磨。 (2)、在用HNO3/HF混合酸進行適當?shù)臅r間和溫度酸洗前必須小心打磨或鹽浴預(yù)處理將氧 化膜打碎。 6、1.4529（N08926）合金的機加工：1.4529（N08926）合金應(yīng)在熱處理之后進行機加工，由于材料的加工硬化，因此宜采用比加工低合金標準奧氏體不銹鋼低的切削速度和重進刀進行加工，才能車入已冷作硬化的表層下面。六、1.4529（N08926）超級奧氏體不銹鋼的品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：1、品種分類：上海寶嶼特種合金可生產(chǎn)各種規(guī)格的1.4529無縫管、1.4529鋼板、1.4529圓鋼、1.4529鍛件、1.4529法蘭、1.4529圓環(huán)、1.4529焊管、1.4529鋼帶、1.4529絲材及1.4529配套焊材。2、交貨狀態(tài)：無縫管：固溶+酸白，長度可定尺；板材：固溶、酸洗、切邊；焊管：固溶酸白+RT%探傷，鍛件：退火+車光；棒材以鍛軋狀態(tài)、表面磨光或車光；帶材經(jīng)冷軋、固溶軟態(tài)、去氧化皮交貨；絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細磨光狀態(tài)交貨。
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(dǎo)熱系數(shù)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(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。中文名雙相不銹鋼產(chǎn)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(jīng)發(fā)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(jié)約用材，降低設(shè)備制造成本。在抗腐蝕方面，特別是介質(zhì)環(huán)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(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優(yōu)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(xué)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(yōu)點，它將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)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(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，正是這些優(yōu)越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結(jié)構(gòu)材料發(fā)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(yīng)力下有良好的耐氯化物應(yīng)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(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，在微量氯化物及硫化氫工業(yè)介質(zhì)中用這類不銹鋼制造的熱交換器、蒸發(fā)器等設(shè)備都存在著產(chǎn)生應(yīng)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(zhì)的條件下，適用于制作泵、閥等動力設(shè)備。（4）綜合力學(xué)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(tài)的延伸率達到25%，韌性值A(chǔ)K（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(yù)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(jīng)過鍛造，直接軋制開坯生產(chǎn)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(chǎn)板、管和絲等產(chǎn)品。（7）冷加工時比18-8型奧氏體不銹鋼加工硬化效應(yīng)大，在管、板承受變形初期，需施加較大應(yīng)力才能變形。（8）與奧氏體不銹鋼相比，導(dǎo)熱系數(shù)大，線膨脹系數(shù)小，適合用作設(shè)備的襯里和生產(chǎn)復(fù)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(dǎo)率高、線膨脹系數(shù)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(yīng)力腐蝕、耐腐蝕疲勞等性能也有明顯的改善?！ ‰p相不銹鋼按其化學(xué)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(yīng)用較多的是Cr22型和Cr25型。我國采用的雙相不銹鋼以瑞典產(chǎn)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(yīng)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(zhì)條件,具有良好的耐蝕與力學(xué)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(fā)展過程中逐步形成了幾大類。按組織結(jié)構(gòu)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(xué)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(yīng)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(jié)構(gòu)特點和鋼的化學(xué)成分特點以及兩者相結(jié)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(qū)，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(yōu)點，廣泛應(yīng)用于石油化工設(shè)備、海水與廢水處理設(shè)備、輸油輸氣管線、造紙機械等工業(yè)領(lǐng)域，近些年來也被研究用于橋梁承重結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具有很好的發(fā)展前景。節(jié)約型雙相鋼"經(jīng)常會出現(xiàn)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(yīng)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(jīng)常希望選擇匹配的焊材。在2101中，也存在低溫熱影響區(qū)和高溫熱影響區(qū)中的顯微結(jié)構(gòu)之間的熱影響區(qū)相互作用，比2304、2205或2507更加有利。在以2101進行試驗時，也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于鎳含量較低，因此產(chǎn)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(fā)生的這一成分損失是由于氮與錳的蒸發(fā)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(shù)介質(zhì)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(yīng)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(jié)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(yù)熱和焊后熱處理。由于母材中含有較高的N，焊接近縫區(qū)不會形成單相鐵素體區(qū)，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(qū)晶粒粗化，施焊時，應(yīng)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(zhì)量的因素主要體現(xiàn)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(jié)果表明，隨著混合氣體中 N2分壓 PN2的增加，焊縫中氮的質(zhì)量分數(shù)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(qū)不同，焊接時熱影響區(qū)的ω(N)是不會發(fā)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(jù)文獻 ，焊接時應(yīng)選擇合適的線能量。焊接時如果熱輸入太大，焊縫熱影響區(qū)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(xiàn)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(chǎn)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(jié)果表明，脆性開裂都發(fā)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(qū)域內(nèi)都為韌窩，由于α相區(qū)寬，大量生成的σ相才會使韌性降低，然而在焊縫中α相區(qū)是細小的，斷口仍表現(xiàn)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(fā)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(nèi)部析出的Cr2N 量增加，故極易發(fā)生氫脆。應(yīng)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(cè)，并在α相內(nèi)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(yīng)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(xué)成分和微觀組織有著密切關(guān)系。點蝕一般產(chǎn)生于α/γ界面，因此被認為是產(chǎn)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(zhì)量雙相不銹鋼接頭的關(guān)鍵。線能量過小，焊縫金屬及熱影響區(qū)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(qū)內(nèi)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，F(xiàn)CAW）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(yù)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(qū)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(guān)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(chǎn)時，選擇適當?shù)睦鋮s方法提供依據(jù)。當鋼的化學(xué)成分一定時，應(yīng)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(yōu)良性能的雙相鋼，這時應(yīng)改變鋼的化學(xué)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(chǎn)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(yīng)考慮到這些元素對臨界區(qū)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(qū)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(zhuǎn)變的奧氏體富聚。而快冷則可以避免未轉(zhuǎn)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(xué)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(qū)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(qū)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(jié)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(xù)退火。兩種盤卷工藝的碳和錳分布的分析結(jié)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(qū)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(shù)，已在有關(guān)工廠用于熱處理雙相鋼的生產(chǎn)，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(shù)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(diào)，例如鐵素體相數(shù)量過多，很容易在焊接HAZ形成單相鐵素體，在某些介質(zhì)中對應(yīng)力腐蝕破裂敏感。2.需要掌握雙相不銹鋼的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，熟悉每一個鋼種的TTT和CCT轉(zhuǎn)變曲線，這是正確指導(dǎo)制定雙相不銹鋼熱處理，熱成型等工藝的關(guān)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(xù)使用溫度范圍為-50～250℃，下限取決于鋼的脆性轉(zhuǎn)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(nèi)的加熱時間。低合金鋼和雙相不銹鋼復(fù)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(guī)律，不能全部套用奧氏體不銹鋼的焊接，雙相不銹鋼的設(shè)備能否安全使用與正確掌握鋼的焊接工藝有很大關(guān)系，一些設(shè)備的失效往往與焊接有關(guān)。關(guān)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(shù)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(huán)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(zhì)條件范圍，包括溫度、壓力、介質(zhì)濃度、pH值等，需要慎重加以選擇。從文獻和手冊中獲取的數(shù)據(jù)很多是實驗室的腐蝕試驗結(jié)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(zhì)中的腐蝕試驗或是現(xiàn)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(tài)下使用的焊接結(jié)構(gòu)，其焊縫金屬與母材相比應(yīng)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(tài)下，必須有這樣的成分，即能在結(jié)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(yīng)該選擇與母材成分（Ni=55%～70%）相當?shù)暮缚p金屬。在這種焊接工藝中，焊后占主要的鐵素體基體轉(zhuǎn)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(shè)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(yōu)良，在幾乎所有的實際應(yīng)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(xué)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(nèi)部氣體保護，即可以用于工業(yè)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(yīng)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(yōu)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?shù)哪臀g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(chǎn)生氣孔。這樣鎳含量較高就成了焊材與母材的一個主要區(qū)別?！ 「鶕?jù)耐腐蝕性、接頭韌性的要求不同來選擇與母材化學(xué)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(yōu)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(yīng)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(yīng)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(xué)性能的同時，還應(yīng)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?！ τ诼窕『敢瞬捎弥睆捷^小的焊絲，實現(xiàn)中小焊接規(guī)范下的多層多道焊，以防止焊接熱影響區(qū)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(xué)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(wǎng)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”?；瘜W(xué)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(xué)成分的基礎(chǔ)上添加不同類型、數(shù)量的強化元素，通過沉淀硬化過程析出不同類型和數(shù)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(jù)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(shè)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(yīng)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(jīng)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(shè)計的關(guān)鍵，這類鋼在固溶處理后為奧氏體組織，在此狀態(tài)下進行加工、成形、焊接。在調(diào)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(zhuǎn)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(wěn)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O(shè)Crl7NiTiAl(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(zhuǎn)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(yōu)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(yù)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(fā)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(wěn)定的奧氏體鋼中添加鋁，再經(jīng)過馬氏體轉(zhuǎn)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(jīng)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(xiàn)大量的δ鐵素體，造成焊縫韌性的下降，因而焊條中可適當?shù)慕点t或增鎳。焊接時應(yīng)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(diào)整和時效處理。該類鋼主要用于制造飛機外殼、結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)彈的壓力容器和構(gòu)件，噴氣發(fā)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(tài)，而且在時效態(tài)均為穩(wěn)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(tài)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(chuàng)立于美國印地安那州 Kokomo，距今已有92年歷史，在九十余年經(jīng)歷的生產(chǎn)和研究中不斷創(chuàng)新與發(fā)明，從而在高合金領(lǐng)域穩(wěn)居世界首位。Haynes國際公司注重產(chǎn)品的生產(chǎn)和開發(fā)。主要從事高質(zhì)量的耐腐和耐高溫鎳-鈷合金的開發(fā)和生產(chǎn)。公司的專家技術(shù)人員在全球范圍內(nèi)提供進一步的客戶服務(wù)和技術(shù)支持。Haynes公司的服務(wù)中心及分支機構(gòu)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(chǎn)的鎳基耐蝕合金的商業(yè)牌號的統(tǒng)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(huán)境中有優(yōu)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(wěn)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(zhì)中耐均勻腐蝕能力比C-4和C-276好，耐局部腐蝕能力優(yōu)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(yōu)異的抗應(yīng)力腐蝕能力。HASTELLOY C-2000 性能＊全面的耐蝕合金，在氧化和還原環(huán)境中均具有優(yōu)秀的耐均勻腐蝕能力。HASTELLOY G-35 G-30的升級產(chǎn)品，耐腐蝕和熱穩(wěn)定性更佳優(yōu)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(zhì)中表現(xiàn)優(yōu)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(xué)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(zhì)的化學(xué)工業(yè)。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(yīng)用領(lǐng)域、熱交換器、波紋管補償器、化工設(shè)備、煙氣脫硫脫硝、造紙工業(yè)、航天應(yīng)用、酸性環(huán)境。特性①在氧化和還原兩氛圍狀態(tài)中，對大多數(shù)腐蝕介質(zhì)具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。 ?、谟谐錾哪忘c蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力開裂腐蝕性能。國內(nèi)現(xiàn)狀哈氏合金在國內(nèi)應(yīng)用已經(jīng)很廣泛，世界各大鋼廠也紛紛在中國設(shè)立了哈氏合金鑄件辦事處等機構(gòu)，以便更好的為國內(nèi)市場服務(wù)！國內(nèi)備貨現(xiàn)狀：管材、板材，焊材，鍛件哈氏合金管而且國內(nèi)也成長了一批加工廠，可加工配件等產(chǎn)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(xué)性能哈氏合金發(fā)展過程1、哈氏合金來自Hastelloy，始于哈氏B合金，應(yīng)用于航空器的火箭噴嘴；隨后的哈氏C合金在化工工業(yè)，石油化工，核能源工業(yè)及制藥行業(yè)得到應(yīng)用與推廣；緊接著的哈氏X合金表現(xiàn)出了極好的耐高溫性能，伴隨著噴氣式飛機工業(yè)的急速增長。2、由于早期的哈氏合金B(yǎng),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(qū)的耐腐蝕性能會大大降低；所以上述合金已經(jīng)逐漸被改進或不再使用；3、影響上述材料焊接性能的關(guān)鍵原因在于C,Si含量，由于精煉技術(shù)的出現(xiàn)與提高，哈氏合金焊接方面的問題得以改善，于是出現(xiàn)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(chǎn)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(yè)的推廣任重道遠。4、耐還原性介質(zhì)的哈氏B系列合金在哈氏B牌號的基礎(chǔ)上進行改進，改進的側(cè)重點包括極低的C,Si含量改善焊接區(qū)域的性能，進一步合金化思路，純凈化鋼水思路的應(yīng)用等，這樣哈氏合金B(yǎng)系列出現(xiàn)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(qū)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(huán)境應(yīng)用材料哈氏B系列改進過程中；在氧化還原復(fù)合環(huán)境中的哈氏C系列合金也在持續(xù)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(qū)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(qū)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(chǔ)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(yīng)用；而新近開發(fā)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(huán)境中的腐蝕能力，為更安全的使用，為更高的設(shè)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(qū)耐腐蝕性，具有很好的長期熱穩(wěn)定性及可加工性，在農(nóng)業(yè)化工、核設(shè)施、生物制藥等苛刻工業(yè)環(huán)境中被應(yīng)用。它在濕氧、亞硫酸、醋酸、甲酸和強氧化鹽的介質(zhì)中，也具有優(yōu)異的耐蝕性、耐均勻腐蝕性及耐晶間腐蝕性，因此在化學(xué)工業(yè)也被廣泛應(yīng)用，合哈氏金的導(dǎo)電率和導(dǎo)熱系數(shù)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(zhì)場合?！ 」虾?*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(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＊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(xué)成分材料的化學(xué)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(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。 眾所周知，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?！ 〉诠螧-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合金的中溫熱穩(wěn)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(zhuǎn)變敏感。當合金在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?，F(xiàn)今，我國和世界各國指定的有關(guān)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(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(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?！ 《?、物理性能 密度：8.9g/cm3,熔點：1330~1380℃，磁導(dǎo)率：(℃，RT)≤1.001 三、化學(xué)成分 化學(xué)成分 元素NiCrFeCMnSiCuMoCoPS ?。∮嗔?.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(huán)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?！ 訜釥t的氣體環(huán)境要求是中性環(huán)境或輕還原性環(huán)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(nèi)進行熱加工，加工過后應(yīng)該以水淬火。為了確保有**的耐蝕性能，熱加工過后應(yīng)該退火?！ ?：冷加工 冷加工的哈氏B-2合金必須經(jīng)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(shè)備要細心考慮。如果執(zhí)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?！ ?：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(yù)先的防范。哈氏合金材料或設(shè)備部件在進行熱處理時要注意以下一些問題：為了防止設(shè)備部件熱處理變形，應(yīng)采用不銹鋼加強環(huán)；對裝爐溫度、加熱和冷卻時間應(yīng)嚴格控制；裝爐前，對熱處理件進行預(yù)處理，防止產(chǎn)生熱裂紋；熱處理后，對熱處理件100%PT；在熱處理過程中如產(chǎn)生熱裂紋，經(jīng)過打磨消除后需補焊者，要采用專門的補焊工藝?！ ?：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?！ ∮捎诠螧-2合金對氧化性介質(zhì)比較敏感，因此酸洗過程中會產(chǎn)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(tài)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(xù)的工作狀態(tài)?！ ?：焊接 哈氏B-2合金焊縫金屬及熱影響區(qū)由于易析出β相而導(dǎo)致貧Mo，從而易于產(chǎn)生晶間腐蝕，因此，哈氏B-2合金的焊接工藝應(yīng)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(yīng)進行去污脫脂處理?！ 」螧-2合金熱傳導(dǎo)系數(shù)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(yīng)力并改善抗應(yīng)力腐蝕斷裂性能?！ ?：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(xiàn)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(huán)境中，如化工、石油化工、煙氣脫硫、紙漿和造紙、環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域有著相當廣泛的應(yīng)用?！ 」螩-276合金的各種腐蝕數(shù)據(jù)是有其典型性的，但是不能用作規(guī)范，尤其是在不明環(huán)境中，必須要經(jīng)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(huán)境的腐蝕，如熱的濃硝酸。這種合金的產(chǎn)生主要是針對化工過程環(huán)境，尤其是存在混酸的情況下，如煙氣脫硫系統(tǒng)的出料管等。下表是四種合金在不同環(huán)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(huán)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(tǒng)的煙氣脫硫部件，在這種環(huán)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(tǒng)“綠色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗情況?！ 熬G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?！ 」螩-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(huán)境中被認為是惰性的，所以C-276被廣泛地應(yīng)用在海洋、鹽水和高氯環(huán)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(zhí)行)溶液中發(fā)生縫隙腐蝕的對比情況?！ 】p隙腐蝕發(fā)生情況 合金縫隙腐蝕發(fā)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(yīng)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(yīng)力腐蝕斷裂試驗情況?！ ÷入x子應(yīng)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(jié)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(jié)果如下表所示，其材料是在1150℃退火，并以水急冷?！ ×W(xué)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(jīng)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(jié)果如下表所示?！ ≡囼灉囟龋ā妫￢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(yīng)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?！ ∷?、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(qū)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(qū)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(qū)含碳量或含硅量的焊接方法是不適合采用的?！ ￡P(guān)于焊接接頭形式的選擇，可以參照ASME鍋爐與壓力容器規(guī)范對C-276焊接接頭的成功經(jīng)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?！ 『附訒r要采用適宜的熱輸入速度，以防止熱裂紋的產(chǎn)生。 在絕大多數(shù)腐蝕環(huán)境下，C-276都能以焊接件的形式應(yīng)用。但在十分苛刻的環(huán)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?！ -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(huán)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?shù)男阅?。 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(nèi)快速冷卻至黑色狀態(tài)（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(yīng)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(chǎn)生碳元素的一切污垢?！ -276合金表面在焊接或熱處理時會產(chǎn)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?？梢允褂貌讳P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。
