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0Cr16Ni60Mo16W4 (Hastelloy C)

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金 系20世纪30年代问世的Hastelloy C系列中第一个Ni-Cr-Mo(W)型耐蚀合金。

一、化学成分和组织特点

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C合金的化学成分见下表

  此合金主要耐湿氯、各种氧化性氯化物（如氯化铁、氯化铜、氧化汞等）、氯化盐溶液（如氯化钙、氯化镁、氯化铅等）、硫酸与氧化性盐的混合物、亚硫酸、沸腾温度的各种浓度有机酸的腐蚀，以及耐氯化物和海水的点蚀等。

 根据Ni-Cr-Mo三元合金相图，此合金仅在≥1150℃时才具有均匀的单相固溶体组织。而当温度低于1150℃,特别是在700~1050℃时，此合金中便有大量碳化物（M₆C、M₂C、M₂₃C₆)和金属间相（o、μ、P)等析出，不仅导致合金的耐蚀性下降，而且还会产生严重的脆化倾向。

二、耐腐蚀性能

 1. 在海水中

 0Cr16Ni60Mo16W4合金浸入海水中，经10年的试验结果表明，其腐蚀速率≤0.025mm/a,而且没有点蚀产生。

 2. 在硫酸中

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在室温下各种浓度的H₂SO₄中，其耐蚀性良好（≤0.025mm/a),而且充人空气对其耐蚀性无影响。图3-5-7系0Cr16Ni60Mo16W4合金在H₂SO₄中试验的结果。显然，在70℃以下的任何浓度H₂SO₄中，0Cr1Ni60Mo16W4合金均耐蚀。在发烟硫酸中的试验表明，0Cr16Ni60Mo16W4在一些条件下也耐蚀，见表3-5-7。

 3. 在盐酸中

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金耐盐酸腐蚀的性能虽然低于镍钼合金，但在各种浓度室温盐酸中，腐蚀速率不高于0.10mm/a;在65℃的盐酸中，腐蚀速率也≤0.5mm/a; 当盐酸中充入空气时，耐蚀性只在室温以上的盐酸中才稍有降低。此合金对氧的敏感性远远低于镍钼合金，当酸中有FeCl₃、CaCl₂等氧化性盐时，此合金的耐全面腐蚀性能稍有降低。图3-5-8系0Cr16Ni60Mo16W4 合金在盐酸中进行腐蚀试验的结果。在不同气氛下的盐酸中，0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蚀情况见表3-5-8。

 4. 在氢氟酸中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在HF酸中，随温度升高，其耐蚀性下降。HF酸的恒沸点浓度约为36%,沸点为112℃.更高浓度的HF酸只有通过无水HF溶于水才能获得。表3-5-9系0Cr16Ni60Mo16W4合金在不同浓度、温度和不同试验条件下的结果。在室温HF酸中，此合金的腐蚀速率不超过0.25mm/a,随温度升高和充入空气0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蚀速率会有所增加。

  5. 在磷酸中

  磷酸的腐蚀性与磷酸的制取方法关系密切。一般湿法磷酸较普通磷酸具有更大的腐蚀性。这是因为湿法磷酸含有游离的F^-、Cl^-离子和SO₂^-4。图3-5-9和表3-5-10系0Cr16Ni60Mo16W4合金在各种H3PO4中的试验结果。由图表可知，除高温H₃PO₄外，0Cr16Ni60Mo16W4合金在许多条件下耐蚀性是良好的。试验还表明，即使在沸腾温度下的55%H3PO4+0.8%HF的条件下，0Cr16Ni60Mo16W4合金的腐蚀速率也不超过0.75mm/a。表3-5-11系在含HF的磷酸和湿法磷酸中的试验结果。显然，0Cr16Ni60Mo16W4合金在这些条件下具有相当好的耐蚀性。特别是在湿法磷酸生产过程中，耐蚀性极佳。

  6. 在亚硫酸中

  亚硫酸的氧化性要高于H₂SO₄.因此，Cr≥15%的0Cr16Ni60Mo16W4合金在该介质中，在任何浓度和温度下都是耐蚀的。

  7. 在硝酸中

  虽然0Cr16Ni60Mo16W4合金能够耐室温下所有浓度的HNO₃或较高温度下、低浓度的HNO₃,但是，由于许多不锈钢可耐此种酸的腐蚀而且价格远比0Cr16Ni60Mo16W4低廉，因此，在耐HNO₃ 材料中一般不选用0Cr16Ni60Mo16W4(除非在耐HNO3的同时，还要求耐一般不锈钢和低牌号的合金无法解决的腐蚀介质）。

 8. 在含硝酸的混酸中

 HNO₃+HF酸是冶金厂酸洗工艺和核燃料处理工艺中经常遇到的介质。Ni-Cr-Mo合金，包括0Cr16Ni60Mo16W4的耐蚀性随温度和介质浓度，特别是混酸中HNO₃浓度的增加而提高。表3-5-12系一些试验结果。HNO₃+HCl酸的腐蚀性很强，特别是王水（HCl ：HNO₃=3 ：1),当高于室温时，任何一种Ni-Cr-Mo合金都无法耐蚀，见表3-5-13。

 9. 在铬酸中

 铬酸虽然是强氧化性酸，但其离子化倾向并不大。因此，（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在中等温度的任何浓度下是耐蚀性的。表3-5-14 列出了一些试验结果。

 10. 在一些有机酸及其混合物中

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金在甲酸、醋酸等有机酸及其混合物中的耐蚀性见表 3-5-15 ~ 表3-5-20 。显然，在所试验的条件下 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金具有非常好和比较好的耐腐蚀性能。

 11. 在卤素气体中

  除氟气外，0Cr16Ni60Mo16W4合金耐干的氯、溴、碘的腐蚀。当有水分存在时，例如在湿氯中，仅能用于≤40℃.在湿氯中的试验结果见表3-5-21.显然，在大多数情况下，Ni-Cr-Mo(W)合金具有非常优异的耐蚀性。因而，耐干、湿氯气的腐蚀是高钼含量的Ni-Cr-Mo(W)耐蚀合金的一个重要特性。表3-5-22是在含氯气的水溶液中Ni-Cr-Mo合金耐蚀性的试验结果。

 12. 在HF气体中

  0Cr16Ni60Mo16W4合金耐高温 HF气腐蚀的性能优良，它可允许在≤750℃的HF气中使用，而且氧的存在对0Cr16Ni60Mo16W4 合金并无明显影响。国内一些试验结果见图3-5-11和图3-5-12。

 13. 晶间腐蚀

 0Cr16Ni60Mo16W4 合金经过600~1150℃敏化处理或焊接，在一些介质，例如盐酸、铬酸、碳酸中会产生晶间腐蚀。图3-5-13系在10%沸腾盐酸中的试验结果。由图可知，此合金敏化区范围较宽。在此区域内加热，Cr16Ni60Mo16W4合金不仅产生晶间腐蚀，耐蚀性下降，而且还伴随着严重的脆化倾向。试验表明，随腐蚀介质的不同，此合金的敏化温度亦异。

 研究表明，0Cr16Ni60Mo16W4合金产生晶间腐蚀的原因是由于合金在600~1150℃加热时，有大量碳化物（M₆C、M₂C、M₂₃C₆)和金属间相（o、Ni7Mo6、μ、P相）沉淀。这些析出相中有的富铬，有的高铬，有的既高钼、又富铬，它们沿晶界沉淀，导致其周围铬、钼元素贫化。在一些介质作用下，由于贫化区受到优先腐蚀而产生晶间腐蚀。当然，在一些氧化性介质中，0Cr16Ni60Mo16W4合金中碳化物和富钼相本身的选择性溶解也是一个原因。

 为了防止0Cr16Ni60Mo16W4合金的晶间腐蚀，采取的措施有选用适宜的热处理（见本节热处理工艺）和用低碳、低硅的第二代合金00Cr15Ni60Mo16W4（Hastelloy C-276)及低碳、低硅、降铁、加钛和不含钨的第三代合金000Cr16Ni63Mo16Ti (Hastelloy C-4)。

 14. 点蚀

 0Cr16Ni60Mo16W4和其他高铬、高钼的Ni-Cr-Mo型耐蚀合金是最耐点蚀的一类合金。无论是在NaCl、FeCl₃等介质中，还是在易产生点蚀的其他介质中，0Cr16Ni60Mo16W4均具有很好的性能。

三、力学性能

  表 3-5-23系 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的室温和高温瞬时力学性能。

四、物理性能

 （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金的物理常数见表 3-5-24。

五、焊接性能

  （0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金焊接性能良好，它可采用各种通用焊接方法，例如TIG、MIG、电弧焊、电阻焊等焊接而无特殊困难。焊接时所用填丝和焊芯一般与母材相同。

六、冷热加工及成型性能

（0Cr16Ni60Mo16W4）Hastelloy C 合金冷加工并无特殊困难。但是，其热加工则是镍基耐蚀合金中较困难的一种。这并不是由于其热塑性低，而是由于变形抗力大，加工工艺控制要求严格所致。图3-5-14和图3-5-15系国内对0Cr16Ni60Mo16W4合金的热塑性进行试验所取得的结果。显然，电渣重熔冶炼可明显提高此合金的热塑性。合金锻态的热塑性高于铸态。合金的热加工及热成型温度以1000~1200℃为宜。

七、热处理工艺

 适宜的热处理是使0Cr16Ni60Mo16W4合金获得良好的耐蚀性，特别是耐晶间腐蚀性能不可缺少的环节。试验表明，为了使0Cr16Ni60Mo16W4合金具有良好的耐蚀性和塑、韧性，在约1218℃加热后急冷是需要的，这既包括焊后，也包括热成型后。但对于铸件，则建议在1177℃加热后急冷或空冷。

八、应用

  0Cr16Ni60Mo16W4合金可制成板、棒、带、丝材，焊管和铸件。由于高温变形抗力大，一般不生产无缝管材。此合金由于在各种氯化物，如湿氯、氧化性氯化物（FeCl₃,CuCl₂等）、氯化物盐（NaCl、CaCl₂、MgCl₂等），以及含各种氧化性盐的硫酸、亚硫酸、磷酸，各种有机酸、高温氟化氢等介质中的良好的耐全面腐蚀和局部腐蚀性能，因此可制造耐这些介质腐蚀的各种容器、管道、阀门、塔、槽等。