哈氏合金 C-22 （UN） S N06022 / W.Nr. 2.4602 / 合金 C-22）是一种镍基高温合金，含有镍、钼、钴和钨等元素，镍含量约为 60%。 它是一种通用的 Ni-Cr-Mo 合金，比其他现有的 Ni-Cr-Mo 合金具有更好的整体耐腐蚀性。 哈氏合金 C-276,625 合金。 哈氏合金 C22 合金具有优异的抗点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂能力。 它具有优异的抗氧化性能。 含湿氯、硝酸或含有含氯离子的氧化性酸的混合酸的水介质。
同时，哈氏合金 C22 （N06022） 哈氏合金还具有承受过程中遇到的还原和氧化环境的理想能力。 这种多功能性能使其可用于具有挑战性的环境和各种生产目标工厂。 哈氏合金 C22 （N06022） 合金对各种化学环境具有非凡的抵抗力，包括强氧化性物质，如氯化铁、氯化铜、氯和热污染溶液。 液体（有机和无机）、甲酸、乙酸、乙酸、乙酐、海水、盐水等。哈氏合金 C22 （N06022） 合金具有抵抗焊接热影响区晶界沉淀物形成的能力。 它可以适应焊接状态下许多化学过程的应用。
ASME B16.47 系列 A 哈氏合金 C-22 焊颈法兰
对氧化性水性介质具有极佳的抵抗力，包括含有湿氯的混合物、含有硝酸或氯离子的氧化性酸。
它对工艺流程中遇到的还原和氧化条件的环境具有最佳抵抗力。
对各种化学工艺环境具有优异的抵抗力，包括强氧化剂，如氯化铁和氯化铜、氯、高温污染溶液（有机和无机）、甲酸和乙酸、乙酸酐、海水和盐水溶液。
它能承受焊缝热影响区中晶界沉淀物的形成，使其适用于焊时状态下的大多数化学工艺应用。
哈氏合金 C-22 锻造弯头 1 英寸 3000#
哈氏合金 B-3 镍钼合金在还原环境中具有优异的耐腐蚀性
哈氏合金 B-3 的升级版：B-3 对所有温度和盐酸浓度均具有出色的耐腐蚀性。
哈氏合金 C-4：在 650~1040 °C 下具有良好的热稳定性、良好的韧性和耐腐蚀性
哈氏合金 C-22：在氧化介质中比 C-4 和 C-276 具有更好的均匀耐腐蚀性，具有更好的局部耐腐蚀性。
哈氏合金 C-276：抗氧化性和适度还原腐蚀良好的耐应力腐蚀性，良好的耐应力腐蚀性
哈氏合金 C-2000：最全面的耐腐蚀合金，在氧化还原环境中具有优异的均匀耐腐蚀性
哈氏合金 G-35：G-30 的升级产品具有更好的耐腐蚀性和热稳定性，在磷酸和其他高铬含量的强氧化性混合酸介质中具有优异的性能。
哈氏合金 X：它具有高强度、抗氧化、易加工等特性，上述等级都有不同的化学成分、机械性能和强度，因此不能笼统地描述哈氏合金的特性。
哈氏合金主要分为 XNUMX 系列：B、C 和 G。 主要用于铁基Cr Ni或Cr Ni Mo不锈钢、非金属材料等使用强腐蚀性介质的场合。
为了提高哈氏合金的耐腐蚀性和冷热加工性能，对哈氏合金进行了 XNUMX 次重大改进。
B 系列：B→B-3 （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）
使用最广泛的材料是 N06022 （B-3）、N10276 （C-276）、N06022 （C-22）、N06455 （C-4） 和 N06985 （G-3）。
商标国标ASTM （美国）UNS 公司喧嚣W.Nr
哈氏合金 C-22NS3308 系列哈氏合金 C-22编号 N06022镍铬21Mo14W2.4602
密度电阻 率比热ME Lighting 系列
磅/英寸3克/厘米3μΩ.inμΩ.m英热单位/lb°F焦耳/千克*°C°F°C
0.3148.6944.91.140.0984142475-25501357-1399
密度，g/cm3熔点，°C拉伸强度，MPa屈服强度，MPa埃隆·古特·伊恩 （Elon Gutt Ion），%
8.691325-137075836362
产品形态标准
片材、板材、带材ASTM B575
钢坯、棒材和棒材ASTM B574、B472
涂层电极德国 DIN 2.4638
裸焊条和焊丝德国 DIN 2.4635
无缝管 & 管ASTM B622
焊接管 & 管ASTM B619、B626
附属品ASTM B366、B462
锻件ASTM B564、B462
机械加工 最好使用高速钢工具进行钻孔作业。 硬质合金刀具适用于车削和铣削。 钻孔速度（高速钢）为每 10 转进给 15 英寸（对于 0.001/1 英寸直径的孔）~ 8 英寸（对于 0.007 英寸直径的孔），每分钟 1 ~ 90 表面英尺。 车削（硬质合金工具）为每分钟 110 ~ 0.010 表面英尺，进给量为 0.006 英寸（粗加工）~ XNUMX 英寸（精加工）。 加工可以干式或使用传统冷却液进行。
从 UNS N22 挤压的合金 C-90 6° 弯头 80“ SCH06022S 无缝管。
哈氏合金 C22 合金具有良好的耐点蚀性、耐缝隙腐蚀性和耐应力腐蚀开裂性。 它对湿氯、硝酸混合酸和含有氯离子的氧化性酸等水介质具有极好的抗氧化能力。 它还具有承受过程中遇到的还原和氧化环境的理想能力，钨进一步提高了耐腐蚀性。 它是为数不多的能够承受湿氯气、钼和铬含量的材料之一，并且该合金能够抵抗氯离子、次氯酸盐和二氧化氯溶液的腐蚀。 该合金对高浓度氯化物溶液（如氯化铁和氯化铜）具有优异的耐腐蚀性。 这种多功能性能使其可用于恶劣环境和工厂中的各种生产目的。 它对各种化学环境表现出优异的抵抗力，包括强氧化性物质，如氯化铁、氯化铜和氯、热污染溶液、甲酸、乙酐、乙酐、海水和盐溶液。 用于玻璃纸生产、氯化系统、混合混合酸、镀锌罐辊、膨胀波纹管、废气净化系统、地热井、氟化氢炉净化系统、焚烧净化系统、核燃料再生、农药生产、磷酸生产、酸洗系统、板式换热器、选择性过滤系统、二氧化硫冷却塔、磺化系统、管式换热器、焊接阀等。 由于它不抵抗焊接热影响区中晶界析出的形成，因此可用于涉及氧化和还原介质的各种化学加工工业应用，甚至在焊接状态下也是如此。 它广泛用于化工和石化工业领域，例如与含氯有机化合物接触的部件和催化系统。 该材料特别适用于高温腐蚀性环境、无机酸和有机酸（如甲酸和乙酸）的混合物以及海水。 其他应用领域：乙酸/乙酐。 酸浸; 玻璃纸的生产; 氯化系统; 复合混合酸; 低于 XNUMX 的镀锌罐。 扩大的波纹管; 废气净化系统。 地热井。 氟化氢炉清洗系统。 焚烧清洗系统。 核燃料的再生。 农药生产。 磷酸的生产。 酸洗系统。 平板换热器; 选择性过滤系统。 二氧化硫冷却塔。 磺化系统; 管式换热器; 表面瓣膜。
N06022 合金是一种镍基 Ni-Cr-Mo-W 合金，通过在 Ni-Cr 合金中加入 Mo 和 W 形成固溶强化来强化，同时合金的机械性能更好。 由于合金的耐腐蚀性增加，它通常用于核材料。 由于合金强化机制的限制，合金的热处理只能以固溶处理的形式进行。 另一方面，固溶处理决定了合金的晶粒尺寸，对机械性能有重大影响。 另一方面，固溶处理也会影响基体的析出相，不仅对机械性能产生不利影响，而且会降低合金的耐腐蚀性。 因此，了解不同固溶体条件下粒度和析出相的变化及其对合金力学性能和耐腐蚀性的影响，优化固溶体工艺参数非常重要。 目前对这种合金的研究主要集中在沉淀行为和腐蚀现象上。 然而，温度和固溶体的时间对这种合金组织演变和性能的影响尚未得到研究。 因此，研究合金在固溶处理过程中的显微组织、力学性能和耐腐蚀性的变化，选择组织均匀、综合性能较好的最佳固溶工艺具有重要意义，作为合金固溶处理的指导非常重要。 合金的实际应用。
测试材料为镍基 N06022 合金冷轧管，标准为 Φ60.3mm×5.54mm（变形率 61.6%），主要化学成分见表 1。 将样品管加工至所需尺寸，在马弗炉中间隔 50°C 固化，固溶温度为 1000~1200°C，保持时间为 15、30 分钟，水冷。 对冷样品进行抛光，并使用扫描电子显微镜 （SEM） 和能谱分析仪 （EDS） 进行分析。 固溶处理后的金相试样也要进行抛光，将粒度试样在抛光截面后在5%高锰酸钾溶液中煮沸30分钟，然后用1：1的盐酸-醇混合物腐蚀。 沉淀相试样经纵向抛光，然后用盐酸和酒精的混合物按1：1的体积比直接腐蚀。 纵向抛光后，沉淀期标本直接用盐酸和酒精的 1：1 混合溶液腐蚀，最后置于光学显微镜 （OM） 下观察组织的演变。 根据 ASTM E112“确定平均粒径的标准测试方法”测量平均粒径，以分析固溶处理对组织的影响。 分析固溶处理对组织的大小和影响。 根据 ASTM A370 在通用拉伸测试仪上测量拉伸强度、屈服强度和伸长率，并使用扫描电子显微镜 （SEM） 观察拉伸断裂的形态。 采用TH-300洛氏硬度计检测试样硬度的变化，每个试样测量5次，取平均值，研究固溶处理对强度和硬度的影响。 晶间腐蚀试验选用ASTM G48A法，腐蚀介质为6%（v/v）氯化铁溶液，试验温度为22°C，试验周期为72小时，考察了固溶体温度对耐腐蚀性的影响。 从上述试验的综合结果，获得了 N06022 合金管冷变形的最佳固溶处理系统。
图 2 N06022 合金在冷轧状态下的微观组织 （ac） 和能谱 （d）表
1 N06022 合金的主要化学成分（质量分数，%）
C锰PS镍铬莫铁W
0.0070.4310.0060.003356.79320.1414.25.62.82
N06022 合金的平衡相图是使用 Thermo-Calc 软件计算的，如图 1 所示。 P、σ、M23C6 和 MU 相在低于 1130 °C 的温度下存在于基体中。 平衡状态图如图 1 所示。 其中，P 相和 σ 相是 700~1130°C 范围内的主要沉淀相。 当温度超过 1130 °C 时，基质中不存在沉淀相，所有沉淀相都溶解在基质中。 N06022 合金中 Mo 和 W 的添加促进了 σ 相和 M23C6 碳化物的析出。
图 1 N06022 合金的平衡状态图 图
2 显示了 N06022 合金在冷轧状态下的微观结构和能谱。 图 2（a） 显示，冷轧 N06022 合金具有较小的晶粒尺寸和基体中大量线性白色原始沉淀相（见图 2（b））。 冷轧 N2 合金的平衡相如图 2 （c， d） 所示。 参照表 2，可以看出冷轧 N06022 合金具有大量的白色初始沉淀。 根据模拟结果可以看出，初始沉淀相为 σ 相，M06022C2碳化物，但 MU 相和 P 相是亚稳相，因此在实践中无法观察到。
表2 N06022合金析出相的主要化学成分（质量分数，%）
C铬铁镍莫
20.2718.572.146.7212.35
图 3 N06022 合金在不同温度 （a） 15°C 下固溶 1000 min
后的显微组织。 （b） 1050°C。 （c） 1100°C。 （d） 1150°C。 （e） 1200°C
3.1 固溶温度对组织演变
的影响图 3 显示了在不同温度下固溶 15 分钟后合金的微观结构。 从图 3 中可以看出，在 1000°C 下凝固后，基体中仍有大量的沉淀相，没有观察到明显的晶粒生长（见图 3（a））。 当固溶体温度升高到 1050°C 和 1100°C 时，基体中的沉淀相数量显着减少，晶粒尺寸显着增加（见图 3（b、c））。 当固溶体温度升至 1150°C 时，沉淀相基本溶解（见FIG. 3D），奥氏体粒度显着增大。 随着温度的持续升高，基质的粒径迅速增加，如图 3（e） 所示。 N06022合金冷轧变形后，由于材料性能的影响，基体中存在许多析出相，并且含有大量的残余能量。 固溶处理会释放大量残余能量，使沉淀相溶解回基质中。 另一方面，在低温固溶体中，基体中残余能量的释放是不完全的。 另一方面，由于钉扎效应，沉淀相不能完全溶解并返回到晶界。 如图 3 （AC） 所示，这次颗粒的生长速度较慢。 当固溶体温度超过临界温度时，基质中的残余能量完全释放，沉淀相也完全溶解并返回，颗粒不再受到钉扎效应，迅速生长，如图 3 所示。 d、e）。 这与热力学计算结果非常吻合，沉淀相可以在 1130 °C 以上溶解。
3.2 固溶时间对组织演变的影响如图 3 和图 4 所示
，颗粒大小随着固溶时间的增加而增大。 如图 3（AC） 和 4（AC） 所示，当固溶体温度较低时，保留时间越长，颗粒的生长越明显。 ）。 当固溶体温度超过 1150°C 时，随着保留时间的延长，颗粒大小的变化变得不那么明显，如图 3 （d， e） 和图 4 （d， e） 所示。 原因是冷轧 N06022 合金处于恢复阶段，晶体中含有大量的残能和析相、冷固溶体，残能在位错和析出相近再结晶时释放出来。 它更容易发生，保温时间更长，晶粒生长。 当固溶体温度上升到一定值时，沉淀相的底物基本溶解并返回。 残余能量完全释放，颗粒在短时间内完全重结晶并生长。 随着保留时间的增加，颗粒的生长变得不那么明显。 因此，在固溶温度为 1150 °C，保持时间为 15 分钟时，N06022 合金析出相基本溶解，粒度更加均匀。
图 4 N06022 合金在不同温度
（a） 1000°C 下固溶 30 分钟后的微观结构。 （b）1050°C。 （c）1100°C。 （d）1150°C。 （e） 1200°C
3.3 固溶体系统对粒径的影响
粒径随固溶体温度和保留时间的变化如图 5 所示。 从图 5 中可以看出，随着固溶体温度的升高，颗粒大小似乎先缓慢增加，然后迅速增加。 在低温固溶体中，沉淀相在基质中的溶解不完全。 颗粒生长缓慢。 固溶体的温度升高。 沉淀相大量溶解并返回，颗粒迅速生长。 在 1130°C 以上的固溶体中，沉淀相大部分溶解。 在 1150°C 的固溶体中，沉淀阶段不再观察到基质，晶粒的生长速度也更快。 当凝固温度低于 1150°C 时，颗粒的大小随着凝固时间的增加而显著增加。 在 1150°C 以上，即使凝固时间增加，晶粒的大小也不会发生太大变化。
图 5 不同工艺
固溶处理后 N06022 合金的粒度 3.4 颗粒生长动力学
固体熔化温度对 N06022 合金的粒度影响很大，Arrhenius 公式可以描述晶粒生长过程。
D2 -D02 = A × exp （-Q/RΤ） （1）
在公式中：
D 是给定温度下的平均粒径 （μm）。
D0 是原始粒径 μm。
A 是手指进给因子。
Q 是颗粒生长的活化能，kJ/mol。
R 是气体常数，R = 8.314 J/（mol-K）;
T 是热处理温度 K。
由于初始颗粒非常小，因此 D02≪D2，方程式如下所示：
ln D = ln A' – Q/2RΤ（2）
10000 年 N06022 合金的 ln D 保持 15 分钟和 30 分钟的线性拟合如图 6 所示。
图 6 N10000 合金的 06022/T 和 lnD 之间的关系
图 6 显示 R2BB2 = 0.9626 和 R2CC2 = 0.9614。 两者都接近 1 并且拟合良好。
B 曲线拟合公式如下：
ln D = 11.46 – 10751/τ （3）
C 曲线拟合公式如下：
ln D = 10.56 – 9419/τ （4）
根据方程（2）、（3）和（4），N06022合金在1000-1200°C、15 min和30 min保持时间下颗粒生长的活化能计算为QB = 646.56 kJ/mol和QC =。 在 566.45-06022 °C 下，N1000 合金在 1200 min 和 15 min 保持时间下的晶粒生长活化能分别为 QB = 30 kJ/mol 和 QC = 646.56 kJ/mol，N566.45 合金在 06022 ~ 1000 °C、保留时间 1200 min 和 15 min 时的生长活化能为 QC = 30 kJ/mol。 这可能是因为在某些固溶体温度下，保留时间越长，颗粒生长越明显，颗粒生长所需的活化能就越低。 在合金冷变形后的固溶处理中，原子的活性增加，扩散加剧，析出相易溶解在基体中，但晶界的固定作用减弱，晶粒生长更快。
5.1 对固溶体强度的影响 随着固溶体体温的
升高，N06022合金的抗拉强度和屈服强度起初迅速出现，然后趋势放缓。 绝缘时间越长，强度越低。 在 1000°C 固溶体中，如图 9 所示，合金中许多沉淀相的分散性得到加强，小粒径的细小晶体得到加强，材料的强度增加。 如果固溶体温度继续升高，由于析出相的减少和合金中晶粒尺寸的增长，扩散强化和细晶强化会减弱，合金的强度会显著降低。 当固体熔化温度达到 1150°C 时，合金的抗拉强度和屈服强度大大降低，但下降速度降低。 这是因为此时，基质中的沉淀相基本上已经恢复为溶解状态，粒度显着增加，强度降低。 当固溶体温度超过 1150°C 时，晶粒尺寸显著增大，强度下降更加明显。 在固溶体的早期阶段，随着保温时间的延长，强度的变化很小，主要是由于保温时间的延长。 由于基体中沉淀相含量和粒径变化较小，强度变化不大。 当固溶体温度为 1150°C 时，随着保温时间的增加，拉伸强度和屈服强度大大降低。 这是因为当固溶体温度为 1150°C 时，基体中的许多沉淀相重新溶解在晶界中，钉扎效应减弱。 另一方面，高温，元素活性高，扩散强烈，晶界转移所需的能量低，随着固溶时间的增加，粒度大大增加，强度降低。 它显着减少。
图 9 N06022 固溶体对合金
强度的影响 5.2 固溶体对硬度和伸长率的影响
如图 10 所示，随着固溶体温度的升高，材料的硬度表现出缓慢而迅速的下降趋势，伸长率表现出缓慢而迅速增加的趋势。 固溶体温度对硬度和伸长率的影响如下： 它也主要受材料的沉淀相和粒度的影响。 从图 10 中可以看出，在 1000°C 固溶体中，材料的硬度高，相应的伸长率低，基体中的析出相大，晶粒尺寸小。 固溶温度为1150°C，材料硬度低，伸长率高，基体中沉淀相大部分溶解回流，晶粒尺寸大。 在 15 分钟的保持时间里，两条曲线的交点出现在 1150 °C 的固溶温度下。 当保持时间延长时，10 条线的交点移动到 XNUMX °C 左右，如图 XNUMX 所示。 当固溶体温度超过沉淀相的溶解温度时，当保留时间延长时，沉淀相大量溶解，保留时间长时返回，晶粒生长继续，使两条线的交点出现向前移动。
图 10 N06022 固溶处理对合金机械性能的影响
金属材料的强度受其微观结构的影响很大。 如图 06022 所示，N11 合金在不同固溶体温度下的晶粒尺寸和强度是线性近似的。 这种关系基本上满足 Whole Petch 方程。 强度和晶粒尺寸的线性相关系数分别接近 0.95、0.96、0.96、0.95 和 1，表明回归曲线具有高度可靠性。
随着固溶体温度的升高，材料的强度和硬度降低，粒度和伸长率增加。 结合本试验结果可以看出，当固溶温度为 1150 °C 时，N06022 合金的抗拉强度、屈服强度和硬度较低，伸长率高，在基体中的析出相基本较大。 它返回溶解状态，粒径也增加。 固溶 15 分钟，固溶温度约 1150°C，出现硬度和伸长率曲线的交点，表明此时整体机械性能较好。
图 11 不同固溶时间
N06022 合金的平均晶粒尺寸和强度之间的关系 （a） 15 分钟。 （b） 30 分钟
图 12 N15 合金在不同温度 （a） 1000°C 下固体溶解 06022 分钟
后的拉伸断裂形式。 （b） 1050°C。 （c） 1100°C。 （d） 1150°C。 （e） 1200°C。
1） 冷轧状态的 N06022 合金在固溶体温度低于 1100 °C 时含有大量析出相。 平均粒径在很大程度上与溶解时间的影响无关。 这是由于固定效应导致沉淀相的晶界。 固溶温度升至 1150 °C，粒度和晶粒生长速率急剧增加。 它主要关注沉淀相的完全溶解和元素扩散的促进。 沉淀相的溶解和颗粒的生长大大增加了伸长率，但拉伸强度和硬度也大大降低。
2） 在 1000-1200 °C 的温度范围内，晶粒生长在 15 分钟和 30 分钟时的活化能分别为 QB = 646.56 kJ/mol 和 QC = 566.45 kJ/mol，合金的拉伸性能与粒度之间的关系满足 Whole Petch 方程。
3）随着固溶体温度的升高，合金的晶间腐蚀速率先降低，然后稳定，在1150°C时腐蚀速率在一定范围内基本稳定。 这表明腐蚀速率主要受沉淀相的影响。 当沉淀相恢复溶解时，晶间腐蚀速率迅速降低，耐腐蚀性大大提高。
4）随着固溶体温度的升高，合金的强度和硬度起初呈缓慢的趋势，然后迅速呈下降趋势，伸长率起初缓慢，然后呈快速上升的趋势。 当保温时间为 15 分钟，固体熔化温度约为 1150 °C 时，出现硬度曲线和伸长率曲线的交点。 目前，由于材料的整体性能优异，选择固溶体系作为 N06022 合金的最佳固溶工艺。
