哈氏合金是一種鎳基耐腐蝕合金,主要分成鎳-鉻合金與鎳鉻鉬合金兩大類。哈氏合金具有良好的抗腐蝕性和熱穩(wěn)定性,多用于航空事業(yè),化學(xué)領(lǐng)域等。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。
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合金與前述鎳鉬耐蝕合金不同,是一種有優(yōu)良耐蝕性且高溫高強(qiáng)度、低熱膨脹的沉淀硬化型耐蝕、耐熱合金。
此合金在時效態(tài)(這是與固溶態(tài)使用的前述各種鎳鉬合金,包括成分相近的Hastelloy B10合金最主要的差別)其室溫到650℃的強(qiáng)度約為固溶態(tài) Hastelloy B和 Hastelloy C-276的2~3倍。在H2SO4、HCl、HF、H3PO4等酸中以及氟化物熔鹽中均具有良好耐蝕性。
一、化學(xué)成分和組織特點(diǎn)
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合金的化學(xué)成分見表3-4-49。從化學(xué)成分中可看出,此合金與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6 (Hastelloy B10)合金相較除鎳、鉬、鉻近似外,不僅含鐵量低而且還含有鈷等元素。
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 化學(xué)成分 | |||||||||||
合金名稱 | Ni | Mo | Cr | Fe | Co | Mn | Si | Al | C | B | Cu |
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2) Haynes 242 | 65 | 24~28 | 7.0~9.0 | ≤2.00 | ≤2.5 | ≤0.8 | ≤0.8 | ≤0.5 | ≤0.03 | ≤0.006 | ≤0.5 |
此合金固溶態(tài)與鎳鉬型耐蝕合金相同,但時效后會有Ni2(Mo,Cr)型金屬間相在基體上沉淀。由于此金屬間相非常細(xì)小,只有用電子顯微鏡才能觀察到(見圖3-4-41中黑色突出的質(zhì)點(diǎn)),此相是此合金的強(qiáng)化相。
二、耐腐蝕性能
1. 在酸溶液中
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在各種酸溶液中的試驗(yàn)結(jié)果見表3-4-50和表3-4-51 以及圖3-4-42和圖 3-4-43。
2. 在高溫氟化氫氣和氯化物熔鹽中的耐蝕性
由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的高鉬量并含有8%Cr,因而在高溫HF氣中和高溫氟化物熔鹽(KCl-KF-NaF)中的耐蝕性較其他一些耐蝕合金為優(yōu)。在10℃,70%HF 氣中試驗(yàn)136h后的結(jié)果見表3-4-52。可以看出,0Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的耐蝕性優(yōu)于含~15%Cr的簡單的鎳鉻耐蝕合金Inconel 600 (0Cr15Ni75Fe),也優(yōu)于高鉻量而鉬量較低的鎳鉻鉬型合金 Inconel 625和 Hastelloy C-22。
3. 高溫抗氮化性
表3-4-53列出了在980℃(流動的氨中)試驗(yàn)168小時后的合金的表面氮化情況??梢钥闯?,在所試驗(yàn)的合金中,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的抗氮化性是最好的,這主要是由于242合金中的鎳基和低鉻量。
4. 高溫抗氧化性
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在≤815℃下具有良好的抗氧化性,因此在連續(xù)或斷續(xù)工作條件下不需要采取任何表面防護(hù)措施。
采用圖3-4-44 的金相法來評定的高溫抗氧化性并得到表3-4-54 的結(jié)果。可以看出,在所試驗(yàn)條件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的抗氧化性要遠(yuǎn)比 Hastelloy B合金為優(yōu),顯然這主要是與242合金含有8%Cr且鉬量較低有關(guān)。
三、力學(xué)性能
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的棒材(和環(huán)件)、熱軋板、冷軋板材固溶+650℃時效48小時的拉伸性能見表3-4-55~表3-4-57。表3-4-58則系此合金冷軋板固溶態(tài)、固溶十冷加工、固溶十冷加工十時效態(tài)的拉伸性能。而圖3-4-45 則系此合金的瞬時高溫強(qiáng)度與 Hastelloy B和 Hastelloy C-2000 合金的對比試驗(yàn)結(jié)果。
表3-4-59指出了00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金經(jīng)650℃長期加熱后的抗拉性能和沖擊性能,可以看出,隨650℃加熱時間的增長,合金的強(qiáng)度提高,塑性有所降低,而韌性下降最為明顯,經(jīng)650℃ 8000h加熱后,韌性的損失達(dá)60%。
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的高溫持久性能見圖3-4-46??梢钥闯觯谒囼?yàn)的條件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的高溫持久強(qiáng)度低于高溫(熱強(qiáng))合金Inconel 718 (0Cr20Ni53Mo3Nb5AlTi),但高于所試驗(yàn)的 Hastelloy B等合金。
研究表明,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金時效態(tài)的強(qiáng)度約為固溶態(tài)的兩倍,按此時效態(tài)的高溫強(qiáng)度性能此合金可用到≤705℃。
四、冷加工和成型性
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金固溶態(tài)與 Hastelloy B10相似,具有良好的冷、熱加工和成型性。熱加工溫度可在980~1230℃間的較高溫度下進(jìn)行。但若為了獲得細(xì)晶粒結(jié)構(gòu),熱加工終止溫度可在熱加工溫度范圍內(nèi)的下限溫度進(jìn)行。由于此合金固溶態(tài)也具有良好的冷塑性,故也極易冷加工。但無論是熱加工還是冷加工材,在時效前均需先進(jìn)行固溶處理。
五、熱處理工藝
除有特殊要求外,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金均需進(jìn)行最終熱處理。熱處理工藝為925~1120℃加熱保溫后空冷或水冷(高截面尺寸者)。此合金固溶處理后的時效溫度為650℃x24~48小時保溫后空冷。
六、焊接性能
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金具有良好的焊接性能,合金在固溶狀態(tài)下可采用GTAW和GMAW工藝進(jìn)行焊接,建議采用化學(xué)成分匹配的焊絲。由于埋弧焊和氧(乙)炔焊熱輸入高,不推薦用于焊接此合金。焊接時層間溫度要≤95℃.由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金一般系在固溶十時效態(tài)使用,建議焊后時效前要進(jìn)行固溶處理,以獲得良好的焊接接頭和母材整體的性能。
七、物理性能
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的物理性能見表 3-4-60。
八、應(yīng)用
00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)合金作為高溫(耐熱)合金使用經(jīng)固溶+時效處理后可用于航空和航天工業(yè)中,若作為耐蝕合金使用則為固溶處理態(tài),其用途基本上與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6(Hastelloy B10)合金相似,可用于耐氫氟酸和耐氟化物熔鹽的環(huán)境中。由于此合金具有的高強(qiáng)度,已用于既耐氟化物腐蝕又要求高強(qiáng)度的構(gòu)件,效果良好。