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0Cr22Ni60Mo9Nb4 (Inconel 625)

  0Cr22Ni60Mo9Nb4  (Inconel 625) 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti (Inconel 625 plus) 合金既具有良好的耐蝕性、抗氧化性和高強(qiáng)度，又具有良好的成型性和韌性。625與625plus的區(qū)別在于后者在化學(xué)成分上稍稍降低了鉻、鉬、鈮量，且入了鈦并降碳到超低碳水平。625合金系固溶后借冷加工來(lái)提高其強(qiáng)度，而625 plus則靠固溶處理后再經(jīng)一次或二次時(shí)效處理來(lái)提高其強(qiáng)度。兩種合金均適于既要求高耐蝕性又要求高強(qiáng)度相匹配的使用條件下。

一、化學(xué)成分和組織特點(diǎn)

 0Cr22Ni60Mo9Nb4 (Inconel 625) 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti  (Inconel 625plus)兩種合金的化學(xué)成分見(jiàn)表，此二合金固溶態(tài)均具有純奧氏體組織。由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合金中碳量較高，并含有鈮，故合金中會(huì)有MC、M₆C和M₂₃C₆ 型碳化物存在且數(shù)量又較00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti為多。在中溫時(shí)效態(tài)兩種合金均有金屬間相析出，它們的數(shù)量、成分和結(jié)構(gòu)受化學(xué)成分和受熱條件的影響。0Cr22Ni60Mo9Nb4 時(shí)效態(tài)會(huì)有γ”相和8相沉淀，而00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金固溶處理再經(jīng)時(shí)效會(huì)有 γ"-[Ni3 (Nb、Ti、Al)]型金屬間相沉淀，從而可使此合金獲得最高強(qiáng)度。

二、 耐腐蝕性能

 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金在大氣、天然水、海水、中性鹽和堿等弱介質(zhì)中，基本上是無(wú)明顯腐蝕的。在更苛刻的介質(zhì)中，由于鉻的存在能耐氧化性酸，并抗高溫氧化；由于是鎳基且鉬含量高，因此又耐還原性酸介質(zhì)。對(duì)于局部腐蝕，高鉻、鉬量使此合金耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕，高鎳、鉻量使此合金耐應(yīng)力腐蝕；高鈮（鈦）量使此合金不易產(chǎn)生晶間腐蝕。

 1. 耐全面腐蝕性

  ①. 在硝酸中 在65%HNO3中和沸騰溫度下，此合金固溶態(tài)腐蝕率≤0.75mm/a.

  ②. 在硫酸中 表中指出，0Cr22Ni60Mo9Nb4合金在H₂SO₄中的耐蝕性。在酸洗用酸溶液中（28%H₂SO₄，5.9%HF，50~79℃)進(jìn)行試驗(yàn)，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的腐蝕速率為1.225mm/a。0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在沸騰的H₂SO₄中是不耐蝕的。

  ③. 在磷酸中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在濃度≤50%的H₃PO₄中具有非常優(yōu)良的耐蝕性。當(dāng)濃度高于50%后，隨H₃PO₄濃度的增加0Cr22Ni60Mo9Nb4的腐蝕速率急劇升高。因此，此合金僅適用于濃度≤50%的H₃PO₄。

  ④. 在氫氟酸中用螢石與硫酸反應(yīng)制取氫氟酸的蒸發(fā)器，它的襯里一般用0Cr22Ni60Mo9Nb4合金制造。與此同時(shí)，蒸發(fā)器之間的管線、配件等也是采用此合金。在HF氣提塔頂部掛片結(jié)果表明，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的全面腐蝕速率僅為0.075m/a。

  ⑤. 在含磷酸的一些介質(zhì)中試驗(yàn)指出，在55%H3PO4+0.8%HF 溶液中，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的腐蝕速率為0.412mm/a。

  ⑥. 在堿中在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)50%NaOH中0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的年腐蝕速率為0.0125mm/a。經(jīng)500小時(shí)試驗(yàn)，未見(jiàn)有應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生。

  ⑦. 在鹽酸中由于此合金鉬含量高，在室溫鹽酸中有一定的耐蝕性。但溫度升高，耐蝕性下降。

 2. 耐局部腐蝕性

  ①. 耐晶間腐蝕性

  由于其鈮含量高，0Cr22Ni60o9Nb4 合金具有非常好的耐敏化態(tài)晶間腐蝕的性能。正是由于0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的此種性能，因而敏化處理或焊后，此合金不需再進(jìn)行固溶處理。

  根據(jù)00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 和 0Cr22Ni60Mo9Nb4 在硫酸鐵＋50%H₂SO₄沸騰溶液中的晶間腐蝕試驗(yàn)結(jié)果。從這些結(jié)果可看出，雖然由于00Cr22Ni60Mo9Nb3Ti雙時(shí)效態(tài)晶界有大量析出相，在此介質(zhì)中的耐晶間腐蝕性要低于冷軋態(tài)的0Cr20Ni60Mo9Nb4,但卻優(yōu)于0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti (Inconel 718)。

  根據(jù)在ASTM G28A溶液中，經(jīng)120銷售試驗(yàn)得出的T-T-S(時(shí)間－溫度－敏（化）曲線。顯然，軟化退火處理再經(jīng)敏化較固溶處理再敏化的00Cr22Ni60M09Nb4（5923 hMo)合金晶間腐蝕敏感性要低得多，這與軟化退火態(tài)經(jīng)敏化后合金中大量NbC先于鉻碳化物優(yōu)先析出，防止晶界貧鉻區(qū)的形成有關(guān)。

 ②. 耐點(diǎn)蝕性 

  表系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金等在兩 種酸介質(zhì)中的耐點(diǎn)蝕性，可以看出0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti在試驗(yàn)條件下均有優(yōu)良的耐點(diǎn)蝕性，而0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel 718)合金則耐點(diǎn)蝕性不良。

 ③. 縫隙腐蝕 

 表系0Cr22Ni60Mo9Nb4和00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti等合金的縫隙腐蝕試驗(yàn)結(jié)果。顯然，在所試驗(yàn)的條件下，625 和625 plus 兩種合金的耐縫隙腐蝕性能中625 plus稍優(yōu)，但二者均顯著優(yōu)于718合金。

 ④. 應(yīng)力腐蝕 

  模擬實(shí)際使用環(huán)境對(duì)0Cr22Ni60Mo9Nb4等合金進(jìn)行了幾種應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表。表系模擬深氣井條件，在高壓釜中進(jìn)行試驗(yàn)所取得的結(jié)果，在此條件下，表明無(wú)論是C型樣還是U型樣，00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的耐應(yīng)力腐蝕性能都是最佳。

  表系在5%NaCl+0.5%醋酸＋H2S (按NACE TM-077)15%MgCb溶液沸騰溫度下進(jìn)行試驗(yàn)所取得的結(jié)果。表的結(jié)果表明，試驗(yàn)的合金耐應(yīng)力腐蝕性能均良好，沒(méi)有斷裂產(chǎn)生。而表的結(jié)果表明，5%MgCl2沸騰條件下 0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti耐應(yīng)力腐出性能良好，且均優(yōu)于718合金。

 ⑤. 腐蝕疲勞 

   圖系0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金在室溫海水中的腐蝕疲勞試驗(yàn)結(jié)果，顯然，0Cr22Ni60Mo9Nb4合金的腐蝕疲勞強(qiáng)度要高于所試驗(yàn)的 Hastel-loy C和 Incoloy 800 以及通用不銹鋼304和316。

三、力學(xué)性能等其他性能

  1. 力學(xué)性能

   一般使用溫度≤ 650℃ ，0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金適用于冷、熱加工并退火后使用；使用溫度高于650℃時(shí)，則退火或固溶態(tài)均可應(yīng)用。對(duì)于有高溫蠕變或持久要求時(shí)，建議在固溶態(tài)使用；而細(xì)晶粒合金則在≤ 816℃ 使用以及在對(duì)疲勞強(qiáng)度、硬度和瞬時(shí)強(qiáng)度又要去的條件下使用。

  表系00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的力學(xué)性能。從表結(jié)果可知，此合金經(jīng)732℃單時(shí)效后屈服強(qiáng)度較低（690~793MPa),而經(jīng)雙時(shí)效后，可獲得高達(dá)827~956MPa的屈服強(qiáng)度且仍具有較高塑性，雙時(shí)效時(shí)，若將第一次時(shí)效溫度從718℃提高到746℃,則合金的硬度也會(huì)有所提高。表3-5-109的結(jié)果表明，00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金經(jīng)固溶處理再經(jīng)746℃x8h爐冷＋621℃ × 8小時(shí)空冷雙時(shí)效處理并在316℃保持1000小時(shí)后測(cè)定其性能，對(duì)此合金的抗張性能并無(wú)明顯影響；表的結(jié)果系經(jīng)時(shí)效處理的00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金和經(jīng)冷加工變形量25%的0Cr22Ni60Mo9Nb4合金在232℃時(shí)的抗拉性能，可以看出，與室溫性能相比，經(jīng)冷加工變形提高強(qiáng)度的0Cr22Ni60Mo9Nb4合金其強(qiáng)度降低明顯，而經(jīng)時(shí)效處理提高強(qiáng)度的00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的強(qiáng)度則降低較少，表系0Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的高溫力學(xué)性能。

  2. 物理性能

  表列出了 0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金的物理性能 

  3.  焊接性能

  0Cr22Ni60Mo9Nb4 合金焊接性能良好。可采用通用的焊接方法，例如 GTAW (TIG)、GMAW ( MIG/MAG )和SAW以及SMAW(MMA)等，而不會(huì)遇到特殊困難。

  4. 冷熱加工及成型性能

  由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合金較高的高溫變形抗力，因此需要較高的加熱溫度，一般約為1170℃。大量變形以在1170~1010℃為宜；微量變形可在930℃以上進(jìn)行。此合金的冷加工和冷成型性亦佳；與其他高鎳、鉻、鉬合金性能相近。圖系合金冷變形量與硬度的關(guān)系并與其他材料進(jìn)行比較的結(jié)果。由圖可知，由于0Cr22Ni60Mo9Nb4合金冷作硬化傾向較大，故進(jìn)行冷加工和冷成型時(shí)要及時(shí)進(jìn)行中間軟化退火處理。

  5. 熱處理

 0Cr22Ni60Mo9Nb4合金用于高溫高強(qiáng)度用途，系在約1120℃進(jìn)行固溶處理（合金中含碳量～0.05%).用于耐濕態(tài)腐蝕用途（低碳量～0.03%)多采用軟化退火處理，溫度為950~1050℃(以～980℃為宜）；為了防止焊后的晶間腐蝕傾向，也可在900~1100℃進(jìn)行穩(wěn)定化處理，由于NbC的優(yōu)先形成可避免鉻碳化物形成所導(dǎo)致的晶界鉻貧化。

 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti合金的大截面棒材可在1025~1052℃加熱，保溫2~4小時(shí)后快冷，此時(shí)可獲得充分再結(jié)晶，同時(shí)仍有穩(wěn)定的高鈦、鈮的碳化物沉淀存在。為了使此合金獲得最高強(qiáng)度，固溶處理后可再進(jìn)行雙時(shí)效，第一次在718~746℃時(shí)效8小時(shí)，隨后以50℃/小時(shí)的速度冷卻到621℃,再進(jìn)行保溫8小時(shí)的第二次時(shí)效，隨后空冷。控制適宜的時(shí)效時(shí)間，會(huì)由于高鉻、鉬碳化物的減少獲得良好的耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕和耐應(yīng)力腐蝕性能。

四、應(yīng)用

 由于0Cr22Ni60Mo9Nb4 和 00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 兩種合金既具有高耐蝕性又具良好的熱強(qiáng)性，因此既可做耐蝕合金又可做熱強(qiáng)合金使用。通常在耐蝕用途中，0Cr22Ni60Mo9Nb4主要用以耐HNO3、HNO₃+H₂SO₄、HNO₃+HF的混酸以及含H₂SO₄和F-、Cl-的濕法磷酸以及耐海水腐蝕等；而00Cr20Ni60Mo8Nb3Ti 合金除在酸介質(zhì)中和海水中耐蝕性與 0Cr22Ni60Mo9Nb4 相近外，即使在時(shí)效態(tài)也有優(yōu)良的耐氯化物和硫化物應(yīng)力腐蝕的性能以及耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕等性能。兩種合金均可用做耐蝕、高強(qiáng)度材料，制造塔、槽、容器、管線以及反應(yīng)器、換熱器閥件等。