第十章铁镍基和镍基合金

耐蚀材料与应用吴钱林1目录第一章绪论第二章铸铁第三章碳钢第四章低合金钢第五章马氏体不锈钢第六章铁素体不锈钢第七章奥氏体不锈钢第八章双相不锈钢

第九章沉淀硬化不锈钢

第十章铁镍基和镍基合金第十一章耐热钢与高温合金第十二章铝及铝合金第十三章镁及镁合金第十四章铜及铜合金第十五章钛及钛合金第十六章医用金属生物材料第十七章金属基复合材料镍基和铁镍耐蚀合金定义

镍基合金包括耐蚀合金和高温合金，一种是在一般常温腐蚀介质工作，称为耐蚀合金。而另一种是在高温600℃以上工作，抵御高温氧化腐蚀等，成为高温合金；以镍为基体,含镍大于50％，具有一定的高温强度等综合性能并且能够耐氧化或水溶液介质腐蚀的合金,称为镍基耐蚀合金。与之对应的,将含镍大于30％,且含镍加铁大于50％的耐蚀合金,习惯上称为铁－镍基耐蚀合金。发展概况海洋:海域环境的海洋构造物，海水淡化，海水养殖，海水热交换等。环保领域:火力发电的烟气脱硫装置，废水处理等。能源领域:原子能发电，煤炭的综合利用，海潮发电等。石油化工领域:炼油，化学化工设备等。食品领域:制盐，酱油酿造等航空航天镍及其特性镍具有良好的机械强度和延展性，难熔、在空气中不氧化的特性。常温下在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜，能阻止本体金属继续氧化。

钢中加入镍，可以提高机械强度。杜拉镍 一种变形镍合金，可以通过热处理强化。具有很高的强度和良好的耐蚀性，易压力加工杜拉镍301性能及用途良好,在980°C以下具有良好的耐腐蚀和抗氧性能,同时还具有较高的强度,在低温环境中有优异的机械性能。镍铜耐蚀合金Ni68Cu28Fe/Monel400Monel400合金是一种用量最大、用途最广泛、综合性能最佳的耐腐蚀镍铜合金组织结构为典型单相奥氏体组织。由于镍和铜可以任何比例互溶，故一般没有金属间相析出。Ni68Cu28Fe合金具有极高的耐腐蚀性镍钼耐蚀合金

Ni-Mo合金主要在还原性介质腐蚀的条件下使用。它是耐盐酸腐蚀的最好的一种合金，但在有氧和氧化剂存在时，耐蚀性会显著下降。镍铬钼耐蚀合金由于合金以镍为基，且含Cr,Mo(W)量高，故此合金既耐氧化性酸，又耐还原性酸，还耐氧化-还原复合酸介质。此类合金还具有良好的室温和高温机械性能。由于镍铬钼合金中，铬，钼含量均较高，故它们均具有良好的耐孔蚀和耐缝隙腐蚀性能。同时镍铬钼合金，由于含镍量高，所以耐应力腐蚀能力也很强。镍铬耐蚀合金铬合金具有高强度和抗腐蚀性，与铁和镍组成的合金俗称不锈钢。常用于切削工具铁镍基耐蚀合金由于镍元素较为稀缺且价格较贵，为了节约镍，还发展了以镍和铁为基的铁-镍基耐蚀合金。一般规定，不锈钢中的最高含镍量为30%，镍基耐蚀合金的含镍量≥50%，而铁-镍基耐蚀合金的含镍量则处于它们之间。镍基和铁镍耐蚀合金焊条W107Ni低温钢焊条：W107Ni是低氢钠型含Ni的低温钢焊条，直流反接，可全位置焊接，焊缝金属具有良好的回火稳定性。Ni102镍及镍合金焊条：钛钙型的纯镍焊条，具有较好的力学性能及耐热、耐腐蚀性，交、直流两用，采用直流反接。HT-105镍及镍合金焊丝：低氢型镍铬铁合金焊丝，除具有优良的抗裂性和抗晶界腐蚀性能外，还具有优异的耐应力腐蚀性能.镍基和铁镍耐蚀合金的焊接特点一.易产生焊接热裂纹由于镍基合金为单相奥氏体组织，所以与不锈钢相比，具有高的焊接热裂纹敏感性，特别是焊缝易产生多边化晶间裂纹。如果在单相奥氏体焊缝中加人固溶强化的钼、钨、锰、铬、铌等元素，就可有效地抑制镍基合金焊缝多边化结晶的发展，从而显著提高抗热裂纹能力。二.液态金属流动性差，焊缝熔深浅这是镍基合金的固有特性。靠加大焊接电流不是解决此问题的办法，因为电流增加会引起裂纹和气孔，降低接头的耐蚀性能，所以为了获得良好的焊缝成形，应采用小摆动工艺，另外要加大坡口角度，减小坡口钝边。镍基和铁镍耐蚀合金热处理特点 众所周知，材料的性能取决于材料的组织组成，组织结构对镍基耐蚀合金的耐蚀性能有显著的影响。尤其当材料在炼制及热处理过程中，当合金成分控制不合理或热处理过程中存在温度以及冷却速度控制不当，在奥氏体晶内或者晶界就会产生大量碳化物等析出相。固溶处理固溶处理即将合金加热到一定温度(固溶温度)进行保温，使第二相溶入基体，为下一步时效处理做好准备，并获得一定晶粒度的对合金基体的处理。时效处理时效处理就是将经过固溶处理的合金重新加热到一定的温度，保温一定时间使强化相均匀的析出，使合金处于最大的强化状态的热处理。镍基合金的焊接工艺

1.焊缝清理

(1)焊缝清理坡口、钝边及焊道两侧30mm范围。

(2)焊缝处氧化膜用锉刀、砂轮清理。

(3)焊缝处污物、油脂、漆应用丙酮、碱液或专用合成剂清理。镍基高温合金的热处理一般来说分两种

一种是加工过程中为软化合金而进行的退火处理

另一种是为获得一定性能而进行的固溶、时效处理。焊接注意事项焊接时在保证焊透和熔合良好的前提下，在工艺参数范围内尽量采用小的焊接线能量、短电弧、不摆动或小摆动的操作方法。焊件表面严禁电弧擦伤，并严禁在焊件表面引弧、收弧。各层各道的焊接接头要错开。焊接完毕必须及时将焊缝表面的熔渣及周围的飞溅物，防飞溅材料清理干净。焊接工艺及控制要点镍基、铁镍基耐蚀合金常用于高温、高压、介质有热腐蚀作用等十分苛刻的工作