哈氏合金成分特性介绍

1、1) 美国哈氏合金国际公司 Haynes International,Inc. 公司前身的 Haynes Stellite Work ( 哈茨钴铬钨工厂于 1921 年创立于美国印地安那州 Kokomo ，距今已有 91 年历史，在九十余 年经历的生产和研究中不断创新与创造，从而在高合金领域稳居世 界首位。Haynes 国际公司注重产品的生产和开发。主要从事高质量 的耐腐蚀和耐高温镍 -钴合金的开发和生产。同时，公司的专家技术 人员在全球范围内提供进一步的客户效劳和技术支持。 Haynes 公司 的效劳中心及分支机构能为客户及时提供板材、棒材、管材、管材、 锻件、法兰和连接件等。(2) 哈氏合

2、金 (Hastelloy alloy) 哈氏合金是镍基合金的一种，目前主要分为B、C、G 三个系列，它主要用于铁基 Cr-Ni 或 Cr-Ni-Mo 不锈钢、非金属材料等无法使用的强腐蚀性介质场合，在 国外已广泛应用于石油、化工、环保等诸多领域。哈氏合金 (Hastelloy alloy)一目前主要分为B、C、G三个系列，它主要用于铁基 Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不 锈钢、非金属材料等无法使用的强腐蚀性介质场合。哈氏合金牌号 为改善哈氏合金的耐蚀性能和冷、热加工性能，哈氏合金先后进行了三次重大 改进，其开展过程如下：B 系列：B B-2(00Ni70Mo28) B-3C 系列：C C-276

3、(00Cr16Mo16W4) C -4(00Cr16Mo16) C-22 (00Cr22Mo13W3) C -2000(00Cr20Mo16)G 系列 ： G G-300Cr22Ni48Mo7Cu G-30(00Cr30Ni48Mo7Cu) 目前使用最广泛的是第二代材料 N10665(B-2) 、 N10276(C-276) 、 N06022(C-22) 、 N06455(C-4) 和 N06985(G-3) 。二、典型哈氏合金化学成分材料的化学成分Ni Cr MoV Cu Nb+TaN10665 (B-2)基< 1.0< 1.0< 0.04N10276 (C-276) 基&

4、lt; 0.08< 2.5< 1.0Fe C Si Co< 1.026.030< 2.0< 0.0314.516.515.0 17.0< 0.04< 0.033.0 4.5Mn P S W< 0.02 < 0.104.07.0< 0.01< 0.035三、力学性能哈氏合金的力学性能非常突出，它具有高强度、高韧性的特点，所以在机加 工方面有一定的难度，而且其应变硬化倾向极强，当变形率到达15% 时，约为18-8 不锈钢的两倍。哈氏合金还存在中温敏化区，其敏化倾向随变形率的增加 而增大。当温度较高时，哈氏合金易吸收有害元素使它的力学

5、性能和耐腐蚀性 能下降。材料的力学性能四、常用哈氏合金1： Hastelloy B-2 alloy 哈氏 B-2 合金 一、耐蚀性能哈氏 B-2 合金是一种有极低含碳量和含硅量的 Ni-Mo 合金，它减少了在焊缝及 热影响区碳化物和其他相的析出，从而确保即使在焊接状态下也有良好的耐蚀 性能。众所周知，哈氏 B-2 合金在各种复原性介质中具有优良的耐腐蚀性能，能耐常 压下任何温度，任何浓度盐酸的腐蚀。在不充气的中等浓度的非氧化性硫酸、 各种浓度磷酸、高温醋酸、甲酸等有机酸、溴酸以及氯化氢气体中均有优良的 耐蚀性能，同时，它也耐卤族催化剂的腐蚀。因此，哈氏 B-2 合金通常应用于 多种苛刻的石油、

6、化工过程，如盐酸的蒸馏，浓缩；乙苯的烷基化和低压羰基 合成醋酸等生产工艺过程中。但在哈氏 B-2 合金多年的工业应用中发现： 1哈氏 B-2 合金存在对抗晶间腐 蚀性能有相当大影响的两个敏化区：12001300 C的高温区和550900 C的中 温区； 2哈氏 B-2 合金的焊缝金属及热影响区由于枝晶偏析，金属间相和碳 化物沿晶界析出，使其对晶间腐蚀敏感性较大；3哈氏 B-2 合金的中温热稳定性较差。当哈氏B-2合金中的铁元素含量降至2%以下时，该合金对B相即 Ni4Mo相，一种有序的金属间化合物的转变敏感。当合金在650750 C温度范围内停留时间稍长，B相瞬间生成。B相的存在降低了哈氏B-

7、2合金的韧性， 使其对应力腐蚀变得敏感，甚至会造成哈氏 B-2 合金在原材料生产 如热轧过程 中 、设备制造过程中如哈氏 B-2 合金设备焊后整体热处理及哈氏 B-2 合金 设备在服役环境中开裂。现今，我国和世界各国指定的有关哈氏 B-2 合金抗晶 间腐蚀性能的标准试验方法均为常压沸腾盐酸法，评定方法为失重法。由于哈 氏 B-2 合金是抗盐酸腐蚀的合金，因此，常压沸腾盐酸法检验哈氏 B-2 合金的 晶间腐蚀倾向相当不敏感。国内科研机构用高温盐酸法对哈氏 B-2 合金进行研 究发现：哈氏 B-2 合金的耐蚀性能不仅取决于其化学成分，还取决于其热加工 的控制过程。当热加工工艺控制不当时，哈氏 B-

8、2 合金不仅晶粒长大，而且晶 间会析出现高Mo的c相，此时，哈氏B-2合金的抗晶间腐蚀的性能明显下降， 在高温盐酸试验中，粗晶粒板与正常板的晶界浸蚀深度相差约一倍左右。二、物理性能密度：9.2g/cm3,熔点：13301380 C,磁导率：C三、化学成分化学成分元素 Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co PS最小 余量 0.4 1.6 26.0五、制造与热处理1 ：加热对于哈氏 B-2 合金来说，在加热前和加热过程中外表保持清洁并远离污染物是 十分重要的。如果哈氏 B-2 合金在含有硫、磷、铅或其他低熔点金属污染物的 环境下加热，那么会变脆，这些污染物的来源主要包括标记笔痕迹、温

9、度指示漆、 油脂和液体、烟气。此烟气必须含硫低；例如：天然气和液化石油气含硫量不 超过 0. 1% ，城市空气含硫量不超过 0.25g/m3, 燃料油的含硫量不超过 0.5%即为 合格。对加热炉的气体环境要求是中性环境或轻复原性环境，并且不可以在氧化性和 复原性之间波动。炉中的火焰不可以直接冲击哈氏 B-2 合金。同时要以最快的 加热速度把材料加热到要求到达的温度，即要求首先要把加热炉的温度上升到 要求温度，再把材料放入炉中加热。2：热加工哈氏B-2合金可以在9001160 C范围内进行热加工，加工过后应该以水淬火。为了确保有最好的耐蚀性能，热加工过后应该退火。3：冷加工冷加工的哈氏 B-2

10、合金必须经过固溶处理，由于其具有比奥氏体不锈钢高得多 的加工硬化率，所以成形设备要细心考虑。如果执行了冷成形工艺，那么有必 要进行级间退火。冷加工变形量超过 15%时，使用前要固溶处理。4：热处理固溶热处理温度要控制在10601080 C之间，之后进行水冷淬火或材料厚度在1.5mm 以上时可以快速空冷以获得最好的耐蚀性能。在任何加热操作过程中， 材料的外表清洁均要有预先的防范。哈氏合金材料或设备部件在进行热处理时 要注意以下一些问题：为了防止设备部件热处理变形，应采用不锈钢加强环； 对装炉温度、加热和冷却时间应严格控制；装炉前，对热处理件进行预处理， 防止产生热裂纹；热处理后，对热处理件 10

11、0%PT ；在热处理过程中如产生热 裂纹，经过打磨消除后需补焊者，要采用专门的补焊工艺。5：除垢哈氏 B-2 合金外表的氧化物和焊缝附近的污点都要以精细的砂轮等打磨干净。 由于哈氏 B-2 合金对氧化性介质比拟敏感，因此酸洗过程中会产生较多的含氮 元素的气体。6：机加工哈氏 B-2 合金要以退火状态进行机加工，对它的加工硬化要有清醒的认识，例 如：相对于标准奥氏体不锈钢要采用较慢的外表切削速度，对于外表的硬化层 要采用较大的进刀量，并使刀具处于连续的工作状态。7：焊接哈氏B-2合金焊缝金属及热影响区由于易析出B相而导致贫Mo，从而易于产生晶间腐蚀，因此，哈氏 B-2 合金的焊接工艺应谨慎制定，

12、严格控制。一般焊接 工艺如下：焊材选用ERNi-Mo7 ;焊接方法GTAW ;控制层间温度不大于120 C； 焊丝直径© 2.4 © 3.2;焊接电流90150A。同时，施焊前，焊丝、被焊接件坡 口及相邻部位应进行去污脱脂处理。哈氏 B-2 合金热传导系数比钢小得多， 如选用单 V 型坡口，那么坡口角度要在 70° 左右，采用较低的热输入量。通过焊后热处理可以消除剩余应力并改善抗应力 腐蚀断裂性能。2： Hastelloy C-276 合金哈氏 C-276 合金一、耐蚀性能哈氏 C-276 合金属于镍 -钼-铬-铁-钨系镍基合金。它是现代金属材料中最耐蚀的 一种。

13、主要耐湿氯、各种氧化性氯化物、氯化盐溶液、硫酸与氧化性盐，在低 温与中温盐酸中均有很好的耐蚀性能。因此，近三十年以来、在苛刻的腐蚀环 境中，如化工、石油化工、烟气脱硫、纸浆和造纸、环保等工业领域有着相当 广泛的应用。哈氏 C-276 合金的各种腐蚀数据是有其典型性的，但是不能用作标准，尤其是 在不明环境中，必须要经过试验才可以选材。哈氏 C-276 合金中没有足够的 Cr 来耐强氧化性环境的腐蚀，如热的浓硝酸。这种合金的产生主要是针对化工过 程环境，尤其是存在混酸的情况下，如烟气脱硫系统的出料管等。下表是四种 合金在不同环境下的腐蚀比照试验情况。所有焊接试样采用自熔钨极氩弧焊 四种金属在不同环

14、境下的腐蚀比照试验 试验环境 沸腾 腐蚀率 毫米 /典型 316 AL-6XN Inconel625 C-276根本 金属试样 焊接 试 样 根本 金属 试样 焊接 试 样 根本 金属 试样 根本 金属 试样 焊接 试 样 哈氏 C-276 合金可以用作燃煤系统的烟气脱硫部件，在这种环境下 C-276 是最 耐蚀的材料。下表是 C-276 合金和典型 316 在烟气模拟系统 “绿色死亡 溶液中 的腐蚀比照试验情况。“绿色死亡 溶液中的腐蚀比照试验“绿色死亡 溶液 沸腾 腐蚀率 mm/a 典型 316 C-2763%盐酸 1%CuCl2 1%FeCl3 由上表可见， C-276 合金对混合的具有

15、氯离子的酸、盐溶液有很好的耐蚀性能。 哈氏 C-276 合金中 Cr 、Mo 、W 的参加将 C-276 合金的耐点蚀和缝隙腐蚀的能 力大大提高。 C-276 合金在海水环境中被认为是惰性的，所以 C-276 被广泛地 应用在海洋、盐水和高氯环境中， 甚至在强酸低 PH 值情况下。 下表是四种金属 在 6%FeCl3 按 ASTM 标准 G-48 执行 溶液中发生缝隙腐蚀的比照情况。 缝隙腐蚀发生情况 合金 缝隙腐蚀发生温度°F°CAL-6XN 113 45 Inconel625 113 45C-276 140 60C-276 合金中高含量的 Ni 和 Mo 使其对氯离子应

16、力腐蚀断裂也有很强的抵抗能 力，下表是四种金属在不同含氯离子溶液中的应力腐蚀断裂试验情况。 氯离子应力腐蚀断裂试验情况试验溶液 弯曲 U 形试样试验时间 Hours 和试验结果 典型 316 AL-6XN Inconel 625 C-27642%MgCl2 沸腾 失败24 小时兼有1000 小时抵抗1000 小时抵抗 1000 小时33%LiCl 沸腾 失败100 小时 抵抗1000 小时抵抗1000 小时 抵抗 1000 小时26%NaCl 沸腾 失败300 小时抵抗1000 小时 抵抗1000 小时抵抗 1000 小时二、物理性能密度：8.90g/cm3, 比热：425J/kg/k,弹性模

17、量：205Gpa21 C三、机械性能典型的C-276合金的拉力试验结果如下表所示，其材料是在1150 C退火，并以水急冷。力学性能试验值温度(C )屈服强度T 0.2Mpa抗拉强度7 b(Mpa)延伸率S 5 % -19656596545-101480895502141579050933807255020434571050316315675554272906556053827064060对 C-276 合金进行冷变形加工会使其强度增加。在对其进行冲击试验时，V形槽冲击试样采用 10mm 厚的板材板材要经过退火处理，如果试样是采用焊 接的试样，那么在同样的温度范围，它会显示出一定的柔韧性，这是因

18、为焊缝的 原因。板材冲击试验结果如下表所示。试验温度CV形槽试样冲击功J-19624521325200325C-276 合金和普通奥氏体不锈钢有相似的成形性能。 但由于其比普通奥氏体不锈 钢的强度要大，所以，在冷成形加工过程中会有更大应力。此外，这种材料的 加工硬化速度比普通不锈钢快得多，因此在有广泛冷成形加工过程中，要采取 中途退火处理。四、焊接及热处理C-276 合金的焊接性能和普通奥氏体不锈钢相似， 在使用一种焊接方法对 C-276 焊接之前，必须要采取措施以使焊缝及热影响区的抗腐蚀性能下降最小，如钨 极气体保护焊GTAW、金属极气体保护焊GMAW、埋弧焊或其他一些 可以使焊缝及热影响区抗腐蚀性能下降最小的焊接方法。但对于诸如氧炔焊等 有可能增加材料焊缝及