镍基高温合金Hastelloy N强度和韧性，特性及应用领域

Hastelloy N概述

Hastelloy N在704-871℃下具有极好的抗热氟化盐氧化的能力，在空气中的抗氧化能力也极佳。对时效和脆化有很好的抵抗能力，同时具有良好的加工性能。

合金表面 Cr 2 O 3 氧化膜对于腐蚀元素 S 的扩散有很好的抑制作用 ，但易与氯盐（ NaCl） 反应生成挥发相 CrO 2 Cl 2 挥发， 造成 Cr 流失， 但 Cr 流失的同时也消耗了 腐蚀元素 Cl； NiO 氧化膜在 S 元素存在的环境中， 易形成低熔点共晶物， 加速腐蚀， 形成孔洞， 为 Cl 2 的扩散提供途径。 故在 Na 2 SO 4 +NaCl 熔融混合盐中 Cr 2 O 3 抗腐蚀性优于 NiO。

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Hastelloy N耐腐蚀性

①镍是主要的成分之一，能提高钢的强度和韧性，提高淬透性．含量高时，可显著改变钢和合金的一些物理性能，提高钢的抗腐蚀能力。

②铬也是主要的成分之一，能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用。

在腐蚀过程中自 发发生反应主要是：Cr 和SO2反应生成 Cr 2 S 3 和 Cr 2 O 3 ， 硫化物 Cr 2 S 3 在 O 2 存在的情况下继续反应生成 Cr 2 O 3 和 SO 2 ； 硫酸盐 Na 2 SO 4 与部分氧化物 Cr 2 O 3 生成铬酸盐 Na 2 CrO 4 ； NaCl 盐与氧化膜 Cr 2 O 3 反应生成挥发相CrO 2 Cl 2 挥发。 在 900℃下腐蚀时， 腐蚀产物中比较稳定的主要是 Cr 2 O 3 、 Cr 2 S 3和 Na 2 CrO 4 。

③铜作为辅助合金之一，它的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能，特别是和磷配合使用时更为明显。蒙乃尔系统实质就是镍铜合金。

④钼作为辅助合金之一可明显的提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性，提高剩磁和娇顽力。哈氏合金实质就是镍钼合金。

高温掺合阀是石油化工脱硫生产过程中使用 的关键设备。 它的作用 主要是将高温的 H 2 S、 SO 2 等气体和相对较低温度的气体在阀门内 混合。

HastelloyN金相组织结构

合金在1000摄氏度固溶处理后为单相奥氏体组织，间有少量TiC和Ti(CN)。

随着硫磺回收装置的工作逐渐温度上升到 1400℃， 在高温、 酸性腐蚀气氛及高温气流冲刷的共同作用 下， 1Cr25Ni20Si2 的阀芯很快就被烧损甚至熔毁报废， 导致高温掺合阀无法正常使用。

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HastelloyN工艺性能与要求 1、该合金具有良好的可锻性能，锻造加热温度1180℃，终锻900℃。 2、该合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。

GH3625 合金是 20 世纪 50 年代发展起来的,在 650℃以下具有优异的抗氧化和抗腐蚀性能。 在低温~1 095℃具有良好的强度和韧性,被广泛应用 于工业燃气轮机、 核动力设备、 化工厂和海水专用 设备的管道系统。

热处理方式和特点：

①固溶强化是金属强化的一种重要形式，通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。在溶质含量适当时，可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降低，这是其最大的特点。

②时效强化分人工时效和自然时效。自然时效强化是在室温放置过程中使合金产生强化；而人工时效强化是在低温加热过程中使合金产生强化。两者都是以固溶强化为前提，都是为了提高合金强度。

鉴于以上问题以及镍基高温合金在高温环境下的优良性能， 有人提出 了 用 高温合金替代现用 阀头来提高阀头寿命的方案。 国内 外对镍基高温合金的腐蚀行为和机理都有相关研究， 但主要集中在高温氧化、高温高压水溶液中的化学腐蚀、 熔融碳酸盐等方面，在高温腐蚀气氛下镍基高温合金腐蚀的研究， 相关文献报道较少。

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③沉淀强化以时效强化为前提，目的是强化合金。加入钴、钨、钼等元素，使合金获得很高的屈服强度。

④晶界强化的出现时因为在高温下，合金的晶界是薄弱环节，加入微量的硼、锆和稀土元素可改善晶界强度。

⑤退火：退火态为出炉基础状态。实质是将高速钢从奥氏体向珠光体转化。作用是降低高速钢表面硬度，提高塑性，以利于切削等冷变形加工；使钢的成分均匀，改善性能，为进一步热处理做准备；消除应力，以防止变形或开裂。

现有的对镍基高温合金的腐蚀研究的成果不具有普适性，特别是高温条件下的腐蚀规律和机理， 以及表面腐蚀产物膜的结构性能情况， 仍然需要进行深入探讨和研究。