哈氏合金目前分为 B、C、G 三个科。这些合金主要用于铁基 Cr-Ni、Cr-Ni-Mo 不锈钢和非金属材料无法实现的强腐蚀性应用。为了提高耐腐蚀性以及冷热加工性能,Hastelloy进行了三次重大改进。 开发过程如下:
• B 家族的哈氏合金:B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
• C 家族哈氏合金:C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22(00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
• G 家族的哈氏合金:G → G-3(00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30(00Cr30Ni48Mo7Cu)
目前应用最广泛的第二代材料是 N10665 (B-2)、N10276 (C-276)、N06022 (C-22)、N06455 (C-4) 和 N06985 (G-3)。
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B 族哈氏合金的化学成分如下表 1 所示。哈氏合金 B 早在 1920 年代就已开发,是镍钼合金家族的一种合金类型。由于其碳含量高,其加热焊缝对非氧化性酸(如乙酸、甲酸、氯化氢)的腐蚀敏感。在 1960 年代,哈氏合金 B-2 是应用氩酸脱碳技术开发的。虽然这种合金可以在焊缝的热影响区抵抗腐蚀,但很难制造。对合金 B-2 成分的研究促进了哈氏合金 B-3 的开发。由于先行合金内部结构中不利的金属间相被消除或减少,合金 B-3 的耐腐蚀性和制造性能得到有效改善。
合金 (UNS 编号) | 镍 | 莫 | 铁 | 铬 | C |
B (N10001) | 剩余 | 28 | 5 | 0.5 | 0.03 |
B-2 (编号 N10665) | 剩余 | 28 | 1.5 | 0.5 | 0.005 |
B-3 (编号 N10675) | 剩余 | 28 | 1.5 | 1.5 | 0.05 |
合金 B-2、B-3 的应用已扩展到解决 70-100 °C 温度范围内所有浓度的 HCl 溶液和湿化 HCl 气体中的腐蚀问题。这些合金在室温下对浓度低于 60% 的硫酸和在高温下加热至沸点时表现出非常好的耐腐蚀性。这种合金的唯一缺点是它对氧化介质的抵抗力较差,因为它不含铬。合金 B-2 已成功用于乙酸、医药、乙苯、苯乙烯和异丙苯的有机硫化。
B 族哈氏合金的化学成分如下表 2 所示。
合金 (UNS 编号) | 镍 | 铬 | 莫 | 铜 | 铁 | 别人 |
G (N06007) | 剩余 | 22 | 6.5 | 2 | 20 | Nb+Ta |
G-3 (N06985) | 剩余 | 22 | 7 | 2 | 20 | Nb+Ta |
G-30 (N06030) | 剩余 | 30 | 5 | 1.5 | 15 | Nb+Ta |
哈氏合金 G 开发于 1960 年代,是一种 Ni-Cr-Fe 合金,用钼和铜元素强化,以提高对硫酸和磷酸的耐腐蚀性。该合金在焊缝中具有良好的耐腐蚀性,能够解决氧化、还原介质和混合酸、硅酸氟、硫酸盐、浓硝酸、燃煤电厂燃气和氢氟酸引起的腐蚀问题。哈氏合金 G 中含有比合金 825 更多的钼和镍,具有显着增强的抗局部腐蚀能力,可以有效抵抗氯化物的晶间腐蚀。然而,合金 G 已停止使用,并被合金 G-3 取代。
哈氏合金 G-3 是合金 G 的升级版,具有与合金 G 相似的耐腐蚀性,但对焊缝热影响区 (HAZ) 具有更好的耐腐蚀性,并且具有更好的焊接性。由于合金 G-3 含有低碳,因此其碳化物沉积过程缓慢;同时,其中所含的高钼使其具有更强的抗局部腐蚀能力。目前,合金 G-3 几乎在所有工业应用中都取代了合金 G,在许多应用中取代了合金 825,因为这些应用需要良好的局部耐腐蚀性。
哈氏合金 G-30 是哈氏合金 G-3 的改进版本,添加了更多的铬但减少了钼。合金 G-30 在商业浓酸和其他复合混合酸(如硝酸/盐酸、硝酸/氢氟酸)中表现出良好的耐腐蚀性。此外,它还具有良好的耐硫酸腐蚀性。哈氏合金 G-30 通常用于磷酸、混合酸、核燃料后处理、浸入式操作设备、石化、农用化学品生产(肥料、杀虫剂、杀虫剂、除草剂)和采矿业等领域。
Ni-Cr-Mo 合金开发于 1930 年代,最初是 C 族的哈氏合金。这些合金是新材料,优化了 Ni-Cr 合金以形成抗氧化介质,并优化了 Ni-mo 合金以形成优良的抗还原介质。这两种类型的组合产生了通用的耐腐蚀材料 Ni-Cr-Mo 合金系列,其化学成分如表 3 所示。这些材料在许多恶劣的腐蚀环境中具有很强的耐腐蚀性,尤其是在化学工业和其他一些行业中。这些合金在低 PH 值、高氯化物和氧化性环境中表现出良好的抗点蚀和缝隙腐蚀能力。Ni-Cr-Mo 合金可以完全避免应力腐蚀开裂。这些特性使这些合金能够多年来在工业设备中使用,尽管存在局限性。今天,最初在 1930 年代使用的哈氏合金 C 除了使用某些铸造材料外,已基本被淘汰。20 世纪下半叶见证了耐腐蚀哈氏合金的巨大发展,例如 276 年代的合金 C-1960、4 年代的合金 C-1970、22 年代的合金 C-622 和 1980、合金 C-59、686、C-2000 和 MAT21 1990 年代。这些合金的耐腐蚀性能的提高不仅克服了 C 合金的局限性,而且将材料的应用扩展到对材料要求更苛刻的化学工业。
合金 (UNS 编号) | 镍 | 铬 | 莫 | W | 铁 | 别人 |
C (N10002) | 剩余 | 16 | 16 | 4 | 6 | / |
C-276 (编号 N10276) | 剩余 | 16 | 16 | 4 | 5 | / |
C-22 (编号 N06022) | 剩余 | 21 | 13 | 3 | 3 | / |
C-2000 (编号 N06200) | 剩余 | 23 | 16 | / | 2 | 铜 |
686 (编号 N06686) | 剩余 | 21 | 16 | 4 | 2 | / |
C-59 (编号 N06059) | 剩余 | 23 | 16 | / | <1 | / |
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