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哈氏合金各个品种介绍
哈氏合金(Hastelloy alloy)
哈氏合金是镍基合金的一种，目前主要分为B、C、G三个系列，它主要用于铁基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不锈钢、非金属材料等无法使用的强腐蚀性介质场合，在国外已广泛应用于石油、化工、环保等诸多领域。其牌号和典型使用场合如下表所示。
哈氏合金牌号
为改善哈氏合金的耐蚀性能和冷、热加工性能，哈氏合金先后进行了三次重大改进，
其发展过程如下：参考:
B系列 ：B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
C系列 ：C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-Mo16)
G系列 ：G → G-3（00Cr22Ni48Mo7Cu） → G-30(00Cr30Ni48Mo7Cu)
目前使用最广泛的是第二代材料N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)、N06455(C-4)和N06985(G-3)。第三代材料N10675(B-3)、N10629(B-4)、N06059(C-59)处于推广阶段。由于冶金技术的进步，近年来出现了多个牌号的含~6%Mo的所谓“超级不锈钢”，替代了G系列合金，使得G系列合金的生产和使用迅速下降。
二、典型哈氏合金化学成分
材料的化学成分
Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn P S W V Cu Nb+Ta
N10665 (B-2) 基 ≤1.0 26.0~30 ≤2.0 ≤0.02 ≤0.10 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03
N10276 (C-276) 基 14.5~16.5 15.0~ 17.0 4.0~7.0 ≤0.01 ≤0.08 ≤2.5 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03 3.0~ 4.5 ≤0.035
N06007 (G-3) 基 21.0~23.5 6.0~ 8.0 18.0~21 ≤0.015 ≤1.0 ≤5.0 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03 ≤1.5 1.5~2.5 ≤0.50
三、力学性能参考:
哈氏合金的力学性能非常突出，它具有高强度、高韧性的特点，所以在机加工方面有一定的难度，而且其应变硬化倾向极强，当变形率达到15%时，约为18-8不锈钢的两倍。哈氏合金还存在中温敏化区，其敏化倾向随变形率的增加而增大。当温度较高时，哈氏合金易吸收有害元素使它的力学性能和耐腐蚀性能下降。
材料的力学性能
四、常用哈氏合金
1：Hastelloy B-2 alloy(哈氏B-2合金)
一、耐蚀性能
哈氏B-2合金是一种有极低含碳量和含硅量的Ni-Mo合金，它减少了在焊缝及热影响区碳化物和其他相的析出，从而确保即使在焊接状态下也有良好的耐蚀性能。
众所周知，哈氏B-2合金在各种还原性介质中具有优良的耐腐蚀性能，能耐常压下任何温度，任何浓度盐酸的腐蚀。在不充气的中等浓度的非氧化性硫酸、各种浓度磷酸、高温醋酸、甲酸等有机酸、溴酸以及氯化氢气体中均有优良的耐蚀性能，同时，它也耐卤族催化剂的腐蚀。因此，哈氏B-2合金通常应用于多种苛刻的石油、化工过程，如盐酸的蒸馏，浓缩；乙苯的烷基化和低压羰基合成醋酸等生产工艺过程中。
但在哈氏B-2合金多年的工业应用中发现：（1）哈氏B-2合金存在对抗晶间腐蚀性能有相当大影响的两个敏化区：℃的高温区和550~900℃的中温区；（2）哈氏B-2合金的焊缝金属及热影响区由于枝晶偏析，金属间相和碳化物沿晶界析出，使其对晶间腐蚀敏感性较大；（3）哈氏B-2合金的中温热稳定性较差。当哈氏B-2合金中的铁元素含量降至2%以下时，该合金对β相（即Ni4Mo相，一种有序的金属间化合物）的转变敏感。当合金在650~750℃温度范围内停留时间稍长，β相瞬间生成。β相的存在降低了哈氏B-2合金的韧性，使其对应力腐蚀变得敏感，甚至会造成哈氏B-2合金在原材料生产(如热轧过程中)、设备制造过程中（如哈氏B-2合金设备焊后整体热处理）及哈氏B-2合金设备在服役环境中开裂。现今，我国和世界各国指定的有关哈氏B-2合金抗晶间腐蚀性能的标准试验方法均为常压沸腾盐酸法，评定方法为失重法。由于哈氏B-2合金是抗盐酸腐蚀的合金，因此，常压沸腾盐酸法检验哈氏B-2合金的晶间腐蚀倾向相当不敏感。国内科研机构用高温盐酸法对哈氏B-2合金进行研究发现：哈氏B-2合金的耐蚀性能不仅取决于其化学成分，还取决于其热加工的控制过程。当热加工工艺控制不当时，哈氏B-2合金不仅晶粒长大，而且晶间会析出现高Mo的σ相，此时，哈氏B-2合金的抗晶间腐蚀的性能明显下降，在高温盐酸试验中，粗晶粒板与正常板的晶界浸蚀深度相差约一倍左右。
二、物理性能参考:www.哈氏合金.com
哈氏B-2合金的物理性能如下表所示。
密度：9.2g/cm3, 熔点：℃，磁导率：(℃，RT)≤1.001
温度 （℃） 比热 （J/kg-k） 热传导系数 （W/m-k） 电阻率 （μΩcm） 弹性模量 （Gpa） 室温至T的热膨胀系数（10-6/K）
0 373 137 218
20 377 11.1 137 217
100 389 12.2 138 213 10.3
200 406 13.4 138 208 10.8
300 423 14.6 139 203 11.1
400 431 16.0 139 197 11.4
500 444 17.3 141 191 11.6
600 456 18.7 146 184 11.8
三、化学成分
元素 Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co P S
最小 余量 0.4 1.6 26.0
最大 1.0 2.0 0.01 1.0 0.08 0.5 30.0 1.0 0.02 0.010
四、机械性能
参考:www.哈氏合金.com
哈氏B-2合金的一般机械性能如下列两表所示
室温下的最小力学性能值（参考DIN/ASTM标准）
产品形式 尺寸 (mm) 0.2% 屈服强度(Mpa) 1.0%屈服强度(Mpa) 抗拉强度(Mpa) 延伸率A5 % 布氏硬度 HB 晶粒尺寸（μm）
冷轧板带 ≤5 340 380 755 40 250 127
热轧板 5~65 214
棒 325 370 745 - -
管 340 360 755 - -
ASTM 标准 350 - 760 241 同上
高温下的最小力学性能值
产品形式 0.2%屈服强度（Mpa）℃ 1.0%屈服强度（Mpa）℃
100 200 300 400 100 200 300 400
板 315 285 270 255 355 325 310 295
棒 300 275 255 240 340 315 300 285
五、制造与热处理
对于哈氏B-2合金来说，在加热前和加热过程中表面保持清洁并远离污染物是十分重要的。如果哈氏B-2合金在含有硫、磷、铅或其他低熔点金属污染物的环境下加热，则会变脆，这些污染物的来源主要包括标记笔痕迹、温度指示漆、油脂和液体、烟气。此烟气必须含硫低；例如：天然气和液化石油气含硫量不超过0.1%，城市空气含硫量不超过0.25g/m3,燃料油的含硫量不超过0.5%即为合格。
对加热炉的气体环境要求是中性环境或轻还原性环境，并且不可以在氧化性和还原性之间波动。炉中的火焰不可以直接冲击哈氏B-2合金。同时要以最快的加热速度把材料加热到要求达到的温度，即要求首先要把加热炉的温度上升到要求温度，再把材料放入炉中加热。
哈氏B-2合金可以在900~1160℃范围内进行热加工，加工过后应该以水淬火。为了确保有最好的耐蚀性能，热加工过后应该退火。
冷加工的哈氏B-2合金必须经过固溶处理，由于其具有比奥氏体不锈钢高得多的加工硬化率，所以成形设备要细心考虑。如果执行了冷成形工艺，那么有必要进行级间退火。
冷加工变形量超过15%时，使用前要固溶处理。
固溶热处理温度要控制在℃之间，之后进行水冷淬火或材料厚度在1.5mm以上时可以快速空冷以获得最好的耐蚀性能。在任何加热操作过程中，材料的表面清洁均要有预先的防范。哈氏合金材料或设备部件在进行热处理时要注意以下一些问题：为了防止设备部件热处理变形，应采用不锈钢加强环；对装炉温度、加热和冷却时间应严格控制；装炉前，对热处理件进行预处理，防止产生热裂纹；热处理后，对热处理件100%PT；在热处理过程中如产生热裂纹，经过打磨消除后需补焊者，要采用专门的补焊工艺。
哈氏B-2合金表面的氧化物和焊缝附近的污点都要以精细的砂轮等打磨干净。
由于哈氏B-2合金对氧化性介质比较敏感，因此酸洗过程中会产生较多的含氮元素的气体。
哈氏B-2合金要以退火状态进行机加工，对它的加工硬化要有清醒的认识，例如：相对于标准奥氏体不锈钢要采用较慢的表面切削速度，对于表面的硬化层要采用较大的进刀量，并使刀具处于连续的工作状态。
7：焊接参考:www.哈氏合金.com
哈氏B-2合金焊缝金属及热影响区由于易析出β相而导致贫Mo，从而易于产生晶间腐蚀，因此，哈氏B-2合金的焊接工艺应谨慎制定，严格控制。一般焊接工艺如下：焊材选用ERNiMo-7；焊接方法GTAW；控制层间温度不大于120℃；焊丝直径φ2.4、φ3.2；焊接电流90~150A。同时，施焊前，焊丝、被焊接件坡口及相邻部位应进行去污脱脂处理。
哈氏B-2合金热传导系数比钢小得多，如选用单V型坡口，则坡口角度要在70°左右，采用较低的热输入量。
通过焊后热处理可以消除残余应力并改善抗应力腐蚀断裂性能。
2： Hastelloy C-27*****金(哈氏C-27*****金)
一、耐蚀性能
哈氏C-27*****金属于镍-钼-铬-铁-钨系镍基合金。它是现代金属材料中最耐蚀的一种。主要耐湿氯、各种氧化性氯化物、氯化盐溶液、硫酸与氧化性盐，在低温与中温盐酸中均有很好的耐蚀性能。因此，近三十年以来、在苛刻的腐蚀环境中，如化工、石油化工、烟气脱硫、纸浆和造纸、环保等工业领域有着相当广泛的应用。
哈氏C-27*****金的各种腐蚀数据是有其典型性的，但是不能用作规范，尤其是在不明环境中，必须要经过试验才可以选材。哈氏C-27*****金中没有足够的Cr来耐强氧化性环境的腐蚀，如热的浓硝酸。这种合金的产生主要是针对化工过程环境，尤其是存在混酸的情况下，如烟气脱硫系统的出料管等。下表是四种合金在不同环境下的腐蚀对比
试验情况。(所有焊接试样采用自熔钨极氩弧焊)
四种金属在不同环境下的腐蚀对比试验
试验环境 （沸腾） 腐蚀率 （毫米/）
典型316 AL-6XN Inconel625 C-276
基本 金属试样 焊接 试 样 基本 金属 试样 焊接 试 样 基本 金属 试样 基本 金属 试样 焊接 试 样
20%醋酸 0.003 0.003 0.8 0. 0.006
45%蚁酸 0.277 0.262 0.116 0.142 0.13 0.07 0.049
10%草酸 1.02 0.991 0.277 0.274 0.15 0.29 0.259
20%磷酸 0.177 0.155 0.007 0.006 0.001 0.001 0.0006
10%氨基磺酸 1.62 1.58 0.751 0.381 0.12 0.07 0.061
10%硫酸 9.44 9.44 2.14 2.34 0.64 0.35 0.503
10%碳酸氢钠 1.06 1.06 0.609 0.344 0.10 0.07 0.055
哈氏C-27*****金可以用作燃煤系统的烟气脱硫部件，在这种环境下C-276是最耐蚀的材料。下表是C-27*****金和典型316在烟气模拟系统“绿色死亡”溶液中的腐蚀对比试验情况。
资料文件共享
参考:www.哈氏合金.com
“绿色死亡”溶液中的腐蚀对比试验
“绿色死亡”溶液 （沸腾） 腐蚀率 (mm/a)
典型316 C-276
7%硫酸 破坏 0.67
由上表可见，C-27*****金对混合的具有氯离子的酸、盐溶液有很好的耐蚀性能。
哈氏C-27*****金中Cr、Mo、W的加入将C-27*****金的耐点蚀和缝隙腐蚀的能力大大提高。C-27*****金在海水环境中被认为是惰性的，所以C-276被广泛地应用在海洋、盐水和高氯环境中，甚至在强酸低PH值情况下。下表是四种金属在6%FeCl3(按ASTM标准G-48执行)溶液中发生缝隙腐蚀的对比情况。
缝隙腐蚀发生情况
合金 缝隙腐蚀发生温度
典型316 27 2.5
AL-6XN 113 45
Inconel625 113 45
C-276 140 60
C-276合金中高含量的Ni和Mo使其对氯离子应力腐蚀断裂也有很强的抵抗能力，下表是四种金属在不同含氯离子溶液中的应力腐蚀断裂试验情况。
氯离子应力腐蚀断裂试验情况
试验溶液 弯曲U形试样试验时间（Hours）和试验结果
典型316 AL-6XN Inconel 625 C-276
42%MgCl2(沸腾) 失败(24小时) 兼有(1000小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时)
33%LiCl(沸腾) 失败(100小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时)
26%NaCl(沸腾) 失败(300小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时) 抵抗(1000小时)
二、物理性能参考:www.哈氏合金.com
C-27*****金的物理性能如下表所示：
密度：8.90g/cm3, 比热：425J/kg/k, 弹性模量：205Gpa(21℃)
温度 热传导率
线膨胀系数
线膨胀系数
从21℃到 线膨胀系数
℃ 10-6 /℃
三、机械性能
典型的C-27*****金的拉力试验结果如下表所示，其材料是在1150℃退火，并以水急冷。
力学性能试验值
(℃) 屈服强度σ0.2 (Mpa) 抗拉强度σb (Mpa) 延伸率δ5 （%）
-196 565 965 45
-101 480 895 50
21 415 790 50
93 380 725 50
204 345 710 50
316 315 675 55
427 290 655 60
538 270 640 60
对C-27*****金进行冷变形加工会使其强度增加。在对其进行冲击试验时，V形槽冲击试样采用10mm厚的板材（板材要经过退火处理），如果试样是采用焊接的试样，则在同样的温度范围，它会显示出一定的柔韧性，这是因为焊缝的原因。板材冲击试验结果如下表所示。
试验温度（℃） V形槽试样冲击功（J）
C-27*****金和普通奥氏体不锈钢有相似的成形性能。但由于其比普通奥氏体不锈钢的强度要大，所以，在冷成形加工过程中会有更大应力。此外，这种材料的加工硬化速度比普通不锈钢快得多，因此在有广泛冷成形加工过程中，要采取中途退火处理。
四、焊接及热处理
C-27*****金的焊接性能和普通奥氏体不锈钢相似，在使用一种焊接方法对C-276焊接之前，必须要采取措施以使焊缝及热影响区的抗腐蚀性能下降最小，如钨极气体保护焊（GTAW）、金属极气体保护焊（GMAW）、埋弧焊或其他一些可以使焊缝及热影响区抗腐蚀性能下降最小的焊接方法。但对于诸如氧炔焊等有可能增加材料焊缝及热影响区含碳量或含硅量的焊接方法是不适合采用的。
关于焊接接头形式的选择，可以参照ASME锅炉与压力容器规范对C-276焊接接头的成功经验。
焊接坡口最好采用机械加工的方法，但是机械加工会带来加工硬化，所以对机械加工的坡口处进行焊接前打磨是必要的。
焊接时要采用适宜的热输入速度，以防止热裂纹的产生。
在绝大多数腐蚀环境下，C-276都能以焊接件的形式应用。但在十分苛刻的环境中，C-276材料及焊接件要进行固溶热处理以获得最好的抗腐蚀性能。
C-27*****金的焊接可以选择自身作焊接材料或填料金属。如要求在C-276的焊缝中添加某些成分，象其它镍基合金或不锈钢，并且这些焊缝将暴露在腐蚀环境中时，那么，焊接所用的焊条或焊丝则要求有和母材金属耐腐蚀相当的性能。
哈氏C-27*****金材料固溶热处理包括两个过程：（1）在1040℃~1150℃加热；（2）在两分钟之内快速冷却至黑色状态（400℃左右），这样处理后的材料有很好的耐蚀性能。因此仅对哈氏C-27*****金进行消应力热处理是无效的。在热处理之前要清理合金表面的油污等可能在热处理过程中产生碳元素的一切污垢。
C-27*****金表面在焊接或热处理时会产生氧化物，使合金中的Cr含量降低，影响耐蚀性能，所以要对其进行表面清理。可以使用不锈钢丝刷或砂轮，接下来浸入适当比例硝酸和氢氟酸的混合液中酸洗，最后用清水冲洗干净。
3：Hastelloy C-22 Alloy（哈氏C-22合金）
一、耐蚀性能和产品形式
哈氏C-22合金是一种Ni-Cr-Mo合金，它对点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀断裂均有极强的抵抗力。Ni、Cr、Mo和W的共同作用，使哈氏C-22合金在较大的氧化和还原性环境范围内具有优异的耐蚀性能。
下表所示可见，哈氏C-22合金在大多数苛刻的环境中有突出的耐蚀性能，它对焊接操作或锻造操作中晶间碳化物的析出和多元相的产生有抵抗性能。
沸腾溶液中的腐蚀试验数据
试验溶液 试样状态 合金 腐蚀率（mm/a）
HCl(1%) 普通板 C-22 0.36
C-276 0.33
HCl(1%) 焊接态（GTAW） C-22 0.329
C-276 0.293
H3PO4(20%) 普通板 C-22 0.003
C-276 0.010
H3PO4(20%) 焊接态（GTAW） C-22 0.003
C-276 0.005
H2SO4(10%.) 普通板 C-22 0.351
C-276 0.353
H2SO4(10%) 焊接态（GTAW） C-22 0.351
C-276 0.503
FeCl3(6%) 普通板 C-22 0.015
FeCl3(6%) 焊接态（GTAW） C-22 0.015
下表是以ASTM标准进行的腐蚀试验数据
ASTM测试方法 试样状态 合金 腐蚀率（mm/a）
G28/PracticeA 普通板 C-22 1.63
C-276 5.59
G28/PracticeA 焊接态（GTAW） C-22 1.63
G28/PracticeB 普通板 C-22 0.42
C-276 1.14
G28/PracticeB 焊接态（GTAW） C-22 0.36
G28/PracticeC 普通板 C-22 1.72
C-276 23.1
G28/PracticeC 焊接态（GTAW） C-22 1.77
C-276 23.4
G28/PracticeD 普通板 C-22 3.47
G28/PracticeD 焊接态（GTAW） C-22 2.85
G28/PracticeA=沸腾Fe2(SO4)3+50%H2SO4/24小时
G28/PracticeB=沸腾23%H2SO4+1.2%HCl+1%FeCl3+1%CuCl2/24小时
G28/PracticeC=沸腾65%HNO3/5-48小时暴露在空气中
G28/PracticeD=沸腾10%HNO3-3%HF/2-2小时暴露在空气中
哈氏C-22合金被广泛地应用于烟气脱硫系统、纸浆和造纸工业中的漂白系统、垃圾焚化炉、化工厂、制药厂和放射性垃圾储存等工业领域。
哈氏C-22合金强度高，并且有良好的延展性、焊接性和成形性能，因此在ASME和ASTM标准中都有一致的详细叙述。其材料产品形式有板材、带材、管材、棒材和锻件等。
ASME和ASTM有关哈氏C-22合金材料的标准
产品形式 说明
板材、带材 B575 SB575
管材（有缝） B619 SB619
B626 SB626
管材（无缝） B622 SB622
二、化学成分
化学元素 UNS标准范围（重量百分比）
C 0.015max
S 0.02 max
Si 0.08 max
Cr 20.0～22.5
Mo 12.5～14.5
V 0.35 max
Co 2.50 max
W 2.50～3.50
Fe 2.00～6.00
三、物理性能
具有典型化学成分的C-22合金退火状态下的物理性能。
项目 数值 单位
22℃时的密度 8.62 g/cm3
熔化温度范围
53℃时的热传导系数 9.4 W/m-K
20-217℃的热膨胀系数 12.44 μm/m/℃
22℃时的比热 422 J/kg-℃
22℃时的弹性模量 207 GPa
四、焊接性能
哈氏C-22合金的焊接性能非常好，它可以很容易地以钨极气体保护焊、金属极气体保护焊、埋弧焊等方法焊接，填料金属要求有与之相匹配的化学成分。
五、机械性能
哈氏C-22合金具有良好的热加工性能。其退火状态室温下的机械性能如下表所示，测试板材厚度范围4.76mm到50.8mm.
项目 典型板材 ASTM B575
屈服强度（0.2%变形） 345MPa 310*MPa
抗拉强度 724MPa 690*MPa
延伸率%（51mm） 67% 45%
硬度 87HRB 100**HRB
*最小 **最大
4：Hastelloy C-59 Alloy(哈氏C-59合金)
C-59是一种超低碳Ni-Cr-Mo合金，具有优异的耐蚀性能和高机械强度。其性质有如下几条：
1、在氧化性和还原性条件下有广泛的耐蚀性能；
2、对点蚀和缝隙腐蚀有良好的抵抗力，同时对氯致应力腐蚀断裂有免疫特性。
3、对无机酸如硝酸、磷酸、硫酸、盐酸和硫酸盐酸混合酸有良好的耐蚀性能；
4、对含有杂质的无机酸同样有良好的耐蚀性能；
5、对40℃以下任何浓度的盐酸有良好的耐蚀性能；
6、被许可在-196-450℃之间使用于压力容器上；
7、被NACE标准MR-01-75 Ⅶ级许可使用在酸气环境下。
(NACE是美国和印度的国家电子顾问委员会)
二、化学成分
C-59合金的化学成分表如下所示。
Ni Cr Fe C Mn Si Mo Co Al P S
Min 余量 22.0 15.0 0.1
Max 24.0 1.5 0.010 0.5 0.01 16.5 0.3 0.4 0.015 0.005
三、耐蚀性能和应用
C-59合金是一种有极低含碳量和含硅量的Ni-Cr-Mo合金，在热加工和焊接过程中不倾向于产生中间相，所以此合金可以应用于化工过程中的氧化性和还原性介质。
由于有较高的含Ni、Cr、Mo的含量，C-59对氯离子有良好的耐蚀性能。在涉及氧化性环境的标准腐蚀试验中已经证实：C-59合金有比其它Ni-Cr-Mo合金更高级的性能。C-59合金在还原性环境中有良好的耐蚀性能，例如：10%沸腾硫酸溶液中的腐蚀率是其它Ni-Cr-Mo合金的1/3左右，在盐酸环境下同样有很好的耐蚀性能。
下面两表是不同腐蚀试验情况。
C-276和C-59试验对比
试验介质 腐蚀率(mm/a)
C-276 C-59
ASTM G28A 沸腾24小时 5.0-6.0 0.625
ASTM G28B 沸腾24小时 1.5 0.1
三种不同合金在不同溶液中腐蚀试验
试验介质 腐蚀率(mm/a)
Inconel625 C-276 C-59
10%H2SO4沸腾3×7天 1.0-1.2 0.575 0.15
20%H2SO4+15000ppm Cl-(NaCl) 3×7天 80℃ 0.03 0.08 0.03
50%H2SO4+15000ppm Cl-(NaCl) 3×7天 50℃ 0.65 0.42 0.38
98.5%H2SO4 3×7天 150℃/200℃ ----- -----
下表是三种合金的CPT和CCCT试验情况
合金 CPT CCCT
Inconel625 100℃ 85-95℃
C-276 115-120℃ 105℃
C-59 ＞130℃ 110℃
试验溶液：7Vol.%H2SO4+3Vol.%HCl+1%CuCl2+1%FeCl3-6H2O(绿色死亡溶液)，
时效24小时后，以5℃递增。
C-59合金在化工、石油化工、能源和环保工程等。
1、含氯有机过程设备，尤其是在有卤族酸性催化剂存在的情况下；
2、纸浆和造纸工业中的溶解和漂白系统设备；
3、焚化炉和烟气脱硫系统的预热器、阀门、叶轮等元件；
4、酸气处理系统设备和元件；
5、醋酸和醋酐反应器；
6、硫酸冷凝器。
四、物理性能
密度：8.6g/cm3
熔点范围：℃
磁导率：20℃，(RT)≤1.001
高温下的物理性能
温度 ℃ 比热 J/kg-k 热传导系数W/m-k 电阻率 μΩcm 弹性模量 GPa 室温到T的热膨胀系数
20 414 10.4 126 210
100 425 12.1 127 207 11.9
200 434 13.7 129 200 12.2
300 443 15.4 131 196 12.5
400 451 17.0 133 190 12.7
500 459 18.6 134 185 12.9
600 464 20.4 133 178 13.1
五、力学性能
下表是C-59合金固溶处理状态的力学性能表。
室温下的最小力学性能
产品形式 尺寸 mm 0.2%屈服强度(Mpa) 1.0%屈服强度(Mpa) 抗拉强度 (Mpa) 延伸率 δ5 (%)
薄板和带材* 0.5-6.4 340 380 690 40
板* 5.0-30
*力学值依据德国国家标准VdTüV数据505
下表是依据德国国家标准VdTüV数据505，在高温下的力学性能值。
温度 ℃ 0.2%屈服强度① 1.0%屈服强度① 抗拉强度② 延伸率δ5 (%)
MPa ksi MPa ksi MPa ksi
93 ≥43 ≥48 95(91) 50
100 ≥290 ≥330 650(620)
200 ≥250 ≥290 615(585)
204 ≥36 ≥42 89(85)
300 ≥220 ≥260 580(550)
316 ≥31 ≥37 84(80)
400 ≥190 ≥230 545(515)
427 ≥26 ≥32 77(74)
450 175≥ ≥215 525(495)
①对于板厚度在30-50mm之间的材料，其屈服强度值要减去20MPa
②只针对棒材
最大许用应力
材料温度 ℃ 锻件、棒、板、带
焊接管件的焊缝系数取0.85
六、V形槽冲击功
室温下的平均值：≥225J/cm2
-196℃下：≥200 J/cm2
七、晶体结构
C-59合金的是面心立方晶体结构。
八、制造和热处理
C-59合金可以很容易地用普通制作工艺来加工。
C-59合金在热处理前和热处理过程中不可以和任何污染物接触。
在含有S、P、Pb和其它低熔点金属的环境中加热，会使C-59合金的性能下降。污染物的来源主要有标记笔痕迹、温度指示漆、粉笔、润滑油脂、燃料等。
加热炉燃料的含硫量必须低，天然气的含硫量必须低于0.1%(质量)，燃料油的含硫量不可超过0.5%。
炉气环境应该是轻微的氧化性，不可以在氧化性和还原性之间波动。不可以让火焰直接冲击合金材料。
C-59合金可以在950-1180℃之间进行热加工。冷却要用水急冷。
热加工后退火可以确保材料有良好的耐蚀性能。
退火的C-59合金才可以用来冷加工，C-59合金的加工硬化率是很高的，对成形设备的要求要高一些。
当冷变形加工执行时，工序间退火是必要的。
固溶热处理温度应该在℃，最好在1120℃处理。
水冷是确保材料有最好耐蚀性能的基本要点。在任何热操作过程中，材料表面必须清洁。
C-59合金焊缝附近的氧化物比其它不锈钢要紧密的多，可以用细砂轮打磨干净。
酸洗前，材料表面的氧化物、污点等可以用细砂轮或不锈钢丝刷打磨干净。
机加工C-59合金应该是固溶处理状态。由于其加工硬化率较大，所以相对于低合金奥氏体不锈钢来说，要采用较低的表面切削速度，且进刀量要大，以忽略硬度较高的表面。同时要让刀具处于连续运转的状态。
焊接镍基合金时，要遵守下列操作规程：
1、工作场地
C-59合金的焊接场该是独立的，最好和碳钢加工场地分开，同时不可以有气流扰动。
焊接着装应该采用皮革手套和工作服。
3、加工工具和机械
工具要采用镍基合金专用工具，制造和加工机械如：剪板机、卷板机、压制机械等，其工作台面要用毛毡、纸板、塑料等覆盖，防止C-59合金表面在加工过程中被压入污染物，导致最终的腐蚀。
基材金属的焊缝区域清理和填料金属的清理应该使用丙酮。
5、坡口准备
C-59合金的焊接坡口成形可以采用机械方法，如车削成形、磨削成形或刨制成形；等离子切割也是可以的，不过切割后的坡口要打磨干净，并且不可以使坡口附近过热。
6、坡口角度一般焊接后应该立即用不锈钢丝刷刷去氧化部分。
镍基合金和特种不锈钢相对于普通碳钢的一般区别在于其有较低的热传导系数和有较高的热膨胀率。其焊接焊脚要大(1-3 mm)，坡口角度要在60-70°左右，主要因为C-59合金的熔化金属有较高的粘性，而且其焊后收缩倾向比较大。
引弧时只可以在即将焊接的焊缝区域内进行，不可以在已完成的焊接件上，以免造成耐蚀性能的下降。
8、焊接工艺
C-59合金可以用多种常规焊接工艺焊接，如：TIG/GTAW，MIG/MAG，手工金属焊接、等离子弧焊等。不过焊接前的清理是必要的。
9、焊接参数和有关影响因素
焊接时要谨慎选择热输入量，一般要采用较低的热输入量，层间温度不要超过150℃。同时采用较薄的焊道焊接工艺。下表是C-59合金的焊接参数。
焊接参数参考:www.哈氏合金.com
mm 焊接 方法 填料金属 焊接参数 焊接 速度cm/min 气流量 l/min 等离子气流量 l/min 等离子焊嘴尺寸 mm
尺寸 mm 速度m/cm 根部焊层 中间和上部
3.0 手工GTAW 2.0 90 10 110-120 11 10-15 8-101
6.0 手工GTAW 2.0-2.4 100-110 10 120-130 12 10-15 8-101
8.0 手工GTAW 2.4 110-120 11 130-140 12 10-15 8-101
10.0 手工GTAW 2.4 110-120 11 130-140 12 10-15 8-101
3.0 自动GTAW 1.2 0.5 手工控制 150 10 25 15-201
5.0 自动GTAW 1.2 0.5 手工控制 150 10 25 15-201
2.0 热焊丝
GTAW 1.0 0.3 180 10 80 15-201
10.0 热焊丝
GTAW 1.2 0.45 手工控制 250 12 40 15-201
4.0 等离子 弧焊 1.2 0.5 165 25 25 301 3.01 3.2
6.0 等离子 弧焊 1.2 0.5 190-200 25 25 301 3.51 3.2
8.0 MIG/MAG2 1.0 ~8 GTAW 130-140 23-27 24-30 18-201
10.0 MIG/MAG2 1.2 ~5 GTAW 130-150 23-27 20-26 18-201
6.0 SMAW 2.5 40–70 ~21 40-70 ~21
8.0 SMAW 2.5-3.25 40–70 ~21 70-100 ~22
16.0 SMAW 4.0 90-130 ~22
1=纯氩气或氩气+3%氢气
2=建议使用氦气保护焊接
下表是焊接能量输入情况参考:www.哈氏合金.com
单位长度焊接能量输入(参考值)
焊接工艺 单位长度能量输入值 kJ/cm 焊接工艺 单位长度能量输入值 kJ/cm
GTAW手工或自动 Max8 MIG/MAG手工或自动 Max11
热焊丝GTAW Max6 SMAW Max7
等离子弧焊 Max10
一般焊接后应该立即用不锈钢丝刷刷去氧化部分。
其它镍基合金(other Nickle-base alloys)
1：Inconel600 Alloy(因康镍600合金)参考:www.哈氏合金.com
Inconel600合金是一种Ni-Cr合金，可以使用在从低温到1093℃的温度范围内。Inconel600合金没有磁性，焊接性能良好。
Inconel600合金可以使用在广泛的腐蚀环境下。高的镍含量让600合金对还原性环境有一定的耐蚀性能，同时铬的加入让600合金对弱氧化性环境有一定的耐蚀性能。由于镍含量相当高，所以600合金对氯离子应力腐蚀断裂有优异的耐蚀性能。
600合金的成形性能类似于稳定的奥氏体不锈钢的性能。
二、化学成分
600合金的化学成分如下表所示。
Ni+Co 余量
三、产品形式和标准参考:www.哈氏合金.com
600合金的产品形式主要有板材、带材。供货状态主要是退火状态，薄板和带材也可以以正火状态供货。下表是600合金的一些国际标准。
产品形式 标准
ASTM ASME AMS
板、带材 B168 SB168 5540
管及管件 B167 SB167 5580
B516 SB516
B517 SB517
冷凝器用管 B163 SB163
棒和锻件 B166 SB166 5665
B564 SB564
丝 B166 SB166 5687
四、耐蚀性能和应用
600合金的高镍含量让它对中等强度的还原性环境有良好的耐蚀性能，同时对氯离子应力腐蚀断裂也有良好的耐蚀性能，因此，600合金可以使用在MgCl2溶液中。
相似地，铬让600合金在弱氧化性环境中有一定的耐蚀性能，从某种意义上讲，600合金已经是商业纯镍的替代品。但在像热的浓硝酸的强氧化性溶液中，600合金的耐蚀性能比较差。
600合金在中性和碱性的盐溶液中不会有腐蚀情况发生，可以使用在苛刻的腐蚀环境中。
600合金对蒸汽和蒸汽、空气、碳的氧化物的混合气体有抵抗力，但在含有硫的高温气体环境中则会腐蚀。
600合金在高温时对碳化有极佳的抵抗力，且对氧化有良好的抵抗，所以长期以来此合金被用于热处理工业上。在中等高温时对脱水Cl2和HCl气体有良好的抵抗性。600合金在碱液浓缩过程中耐热应力腐蚀。
总结起来600合金主要有如下几点特性：
1、直到1093℃时仍然具有抗氧化性；
2、耐碳化性；
3、到大约538℃时对脱水Cl2仍然有抵抗性；
4、对氯离子应力腐蚀断裂有免疫力；
5、对碱的腐蚀有良好的抵抗力。
其应用场合如下所示：
1、热处理相关元件及设备；
2、温度达到538℃的氯化设备；
3、纸浆厂的碱溶解池；参考:www.哈氏合金.com
4、碱液浓缩相关设备。
五、物理性能
密度：8.42g/cm3
比热：(0-100℃)460J/kg-k
磁导率：＜1.02
下表是600合金的线性热膨胀系数数据
线性热膨胀系数
21℃-T 系数 10-6/℃
下表是600合金的热传导系数数据
热传导系数
温度℃ 热传导系数W/m-k
六、力学性能参考:www.哈氏合金.com
退火状态室温下的力学性能如下表说示。
0.2%屈服强度(MPa) 抗拉强度(MPa) 延伸率δ5(%)
255 640 45
下表是600合金短时间高温拉力性能数据，低温时的性能被加入以作对比。
测试温度 ℃ 0.2%屈服强度(MPa) 抗拉强度(MPa)
延伸率δ5(%)
-79 292 734 64
316 213 624 46
427 203 610 49
538 197 579 47
649 183 448 39
760 117 190 46
871 62 103 80
982 28 53 118
600合金即使在零度以下也有良好的韧性。下表是600合金板材V形槽冲击性能数据。
测试温度 ℃ 冲击强度J
退火 热轧 冷轧
-73 244 244 --
21 244 244 156
538 217 217 --
七、加工和热处理
600合金的冷成形性能非常好。高镍含量可以阻止冷加工时奥氏体向马氏体的转变，301和304不锈钢在冷加工时会产生此类转变。600合金的加工硬化倾向比301和304不锈钢低，可以使用多种加工方式对600合金进行大规模的变形操作。
600合金的高温退火会让其晶粒长大。大范围的成形操作会使合金表面产生波纹状的“橘皮”现象，主要因为其晶粒较大的缘故，但这种现象对材料的性能并没有坏处。
600合金不会由于热处理产生硬化，只会产生冷加工强化。
冷加工后退火可以软化材料。软化温度可以在871℃到1149℃之间进行。在982℃或更高的温度情况下，晶粒长大非常迅速，但在1038℃作短时间的停留可以软化材料，又不会产生不适当的晶粒长大。
热处理后的冷却可以慢速冷却，也可以快速淬火冷却，都会得到相当的硬度。
600合金可以采用标准的电阻焊和熔化焊。现在有大量的焊条和焊丝可以用来焊接600合金。600合金的焊缝附近会产生紧密的氧化物，只可以打磨去除。另外焊接时最好采用惰性气体保护焊。
参考:www.哈氏合金.com
参考:www.哈氏合金.com
2：Incoloy800 Alloy(因克罗依800、800H、800AT合金)
800合金是一种用来抵抗氧化和碳化的Ni-Fe-Cr合金。其镍的含量达到32%，使800合金对氯致应力腐蚀断裂和σ相的析出使合金变脆有良好的抵抗力。800合金耐均匀腐蚀的性能也很出色。在固溶处理状态，800H和800AT有出众的蠕变和应力断裂性能。800合金基础上的这三种合金都通过了ASME锅炉和压力容器用材规范的审核，规范在第一部分—电站锅炉；第三部分—核容器；第八部分：非直接触火压力容器中都有关于800系列合金的应用标准。
800系列合金基本一样，除了在800H中碳含量稍高(0.05-0.10%)，800AT中加入了1.00%的Al+Ti。800合金一般可以使用到593℃。800H和800AT一般应用在对蠕变和应力腐蚀断裂要求很高的593℃以上的温度。
二、化学成分
800系列合金的典型化学成分如下表说示。
元素 800 800H 800AT
C 0.02 0.08 0.08
Mn 1.00 1.00 1.00
P 0.020 0.020 0.020
S 0.010 0.010 0.010
Si 0.35 0.35 0.35
Cr 21.0 21.0 21.0
Ni 32.0 32.0 32.0
Ti 0.40 0.40
Al 0.40 0.40
Ti+Al 1.00
Cu 0.30 0.30 0.30
三、材料标准
下表是800系列合金的国际标准。
产品形式 标准
ASTM ASME AMS
板、带 B409 SB409 5871
焊管 B514*
无缝管 B163 SB163
B407 SB407
棒 B408 SB408
锻件 B564 SB564
*只适用于800合金
四、腐蚀性能与应用
800系列合金的镍含量要比304不锈钢家族高的多，在很多介质情况下，800系列合金和304不锈钢都很相似，例如在很多工业气体和化工介质如硝酸和有机酸中，它们有相当的性能。不论是800系列合金还是304不锈钢都不可以使用在硫酸环境下，除非是低温、低浓度的情况。
象奥氏体不锈钢一样，800系列合金如果在538-760℃范围内加热时间过长，则在合金的晶界会析出铬的碳化物，让合金出现敏化现象，使合金在象酸洗的环境和65%硝酸环境中产生晶间腐蚀。
800系列合金虽然对氯离子应力腐蚀开裂没有免疫力，但是对其耐蚀性能还是很好的。在石油、化工、食品、纸浆和造纸等工业领域有良好的耐蚀性能。显然800系列合金可以在使普通奥氏体不锈钢应力腐蚀断裂的中等腐蚀环境下使用。然而，800系列合金对MgCl2溶液的应力腐蚀断裂没有免疫力。
800合金最典型的应用是高温下的应用，如焚烧炉元件、石化重整装置、加氢裂化管件、常规电厂和核电站的过热蒸汽处理设备。高含量的铬和镍使800系列合金对氧化和碳化有良好的抵抗力。
800系列归纳起来有如下特性：
1、按ASME标准在899℃下应用有很高的设计强度；
2、管子可应用在982℃以下的温度；
3、在1038℃温度下仍有抗氧化性；
4、耐氯离子腐蚀。
五、力学性能
800系列合金的典型室温力学性能如下表所示。其中800合金在982℃退火，800H和800AT合金在1149℃退火，退火温度不同主要因为材料的强度不同的缘故。
800合金的力学性能
测试温度 (℃) 0.2%屈服强度(MPa) 抗拉强度(MPa) 延伸率δ5 (%)
21 295 600 44
93 274 563 43
260 234 525 39
427 230 514 40
538 219 496 39
649 200 372 56
760 156 221 85
816 98 171 91
800H和800AT的力学性能
测试温度 (℃) 0.2%屈服强度(MPa) 抗拉强度(MPa) 延伸率δ5 (%)
21 200 531 52
93 166 490 53
316 131 459 53
427 125 454 53
538 114 438 51
649 102 384 50
760 99 223 78
871 80 128 120
982 61 70 120
六、加工和热处理
800系列合金表现出优良的成形性能，高镍含量阻止奥氏体向马氏体的转变，在301和304不锈钢冷加工时就可能产生这种转变，大范围的成形操作会使合金表面产生波纹状的“橘皮”现象，主要因为其晶粒较大的缘故，但这种现象对材料的性能并没有坏处。
800合金的退火处理一般在982-1038℃之间，目的主要是细化晶粒。
800H和800AT的热处理温度一般在℃之间进行，除软化材料目的之外，还有就是使材料的晶粒长大，改善抗蠕变和应力断裂性能。
800系列合金可以使用GTAW或MIG等焊接方法焊接。
现在有大量的焊条和焊丝可以用来焊接800合金。800合金的焊缝附近会产生紧密的氧化物，只可以打磨去除。另外焊接时最好采用惰性气体保护焊。
蒙乃尔400(monel 400)
蒙乃尔400是一种单相固溶体Ni-Cu合金，它在很多介质环境下有良好的耐蚀性能。从轻微的氧化性介质环境到中性环境，到适宜的还原性环境，都有良好的耐蚀性能。这种合金作为耐蚀材料使用有很长的历史。在20世纪早期，人们就试图以高含量铜的镍矿石来冶炼合金，如今的蒙乃尔400中镍铜含量的比例还和当初的矿石相似。
和商业纯镍一样，蒙乃尔400在退火状态下的强度很低，因为这个原因，此材料常常要求回火处理，以提高其强度。
其特性可以归纳为如下几点：
1、 在海洋和化工环境下有良好的耐蚀性能；
2、 对氯离子应力腐蚀开裂很不敏感；
3、 从零度以下到550℃都有良好的机械性能；
4、 被ASME认可可以用作在-10~425℃下的压力容器；
5、 良好的加工和焊接性能。
二、化学成分
元素 Ni Fe C Mn Si Cu Al S
最小 63.0 1.0 28.0
最大 2.5 0.15 1.25 0.5 34.0 0.5 0.02
三、材料标准
产品形式 标准
ASTM ASME AMS
板材和带材 B127 SB127 4544
无缝管 B163 SB163 4574
B165 SB165
棒材和锻件 B164 SB164 4675
B564 SB564
ASTM:美国材料试验协会标准；ASME:美国机械工程师协会标准；AMS:美国军标
四、物理性能
密度：8.8g/cm3 熔点范围：℃
温度 ℃ 比热 （J/kg-k） 热传导系数（W/m-k） 电阻率 （μΩcm） 弹性模量 （Gpa） 热膨胀系数 (20℃~T) 10-6/k
-130 22 11.5
-75 24 12.1
20 430 26 51.3 182
100 445 29.5 54 180 13.9
200 465 33 55.5 177 15.5
300 478 36.5 57.5 170 15.8
400 490 40 58.5 165 16.0
500 44 60 150 16.3
600 48.5 61.8 16.6
700 52 63.5 17.0
800 56 65.5 17.4
900 58 67.5 17.5
五、 性能和应用
蒙乃尔400对中性环境和碱、盐环境有优异的耐蚀性能，现在已成为盐厂的标准应用材料。
这种合金材料是少有的几种可以耐氟、氢氟酸、氟化氢或它们的衍生物的金属。它在烧碱中也很耐蚀，在海水环境中有和铜基合金相似的耐空泡腐蚀性能，在硫酸、盐酸等环境中，尤其是没有空气中的情况下，效果更好。但是，由于材料中不含Cr，在氧化性环境中腐蚀率会大大增加。
虽然蒙乃尔400对氯离子应力腐蚀开裂具有很好的抵抗力，但是在有汞或潮湿暴露的氟化氢气体的环境中会产生应力腐蚀开裂。此时要注意对材料进行消应力热处理。
其典型的工程应用如下：
1、 电站的给水和蒸汽发生器管道系统；
2、 盐厂的加热器和蒸发器主题部分；
3、 硫酸和氢氟酸的烷化装置；
4、 工业换热器；
5、 原油蒸馏装置中的复合板；
6、 近海装置的防浪罩；
7、 海水系统中推进器和泵的轴；
8、 核燃料生产中的铀和同位素分离系统；
9、 烃氯化生产中的泵和阀；
10、 MEA再沸器管道。
六、 力学性能
室温下的最小力学性能
状态 标准 抗拉强度（MPa） 0.2%屈服强度（Mpa） 1.0%屈服强度（MPa） 延伸率δ5 （%） 布氏硬度 （HB）
退火 DIN 450 180 210 35 ≤150
ASTM 、ASME BS 480 195 220* 35
消应力 DIN 550 300 25 ~170
VdTüV-Wbl 580 400 18
ASTM 、ASME BS 550~600 275~415 20
硬化 DIN 700 650 3 ~210
ASTM 、ASME 690~760 620 2
* 仅为英国国家标准规定值
德国国家标准VdTüV-Wbl中的最小力学性能
退火 状况 最小0.2%屈服强度 抗拉强度
温度℃ 100 200 300 400 425 100 200 300 400 425
MPa 150 135 130 130 130 420 390 380 370 360
ISO标准V形槽冲击强度：（平均值）
退火状态 ≥150J/cm2
应力消除状态 ≥100J/cm2
七、制造与热处理
蒙乃尔400可以很容易地用传统的工艺方法来制造。
在热处理之前要确保蒙乃尔400表面洁净，这点非常重要。
如果在加热过程中蒙乃尔400表面存在S、P、Pb或其他低熔点的金属等污染物，则合金的性能可能会被削弱。污染物的来源主要有标记笔痕迹、温度指示漆、润滑油脂和炉气。其中炉气的含硫量必须低。
炉气应该是中性的，或有轻微的还原性，切不可让炉气在还原性和氧化性之间波动。炉中火焰不可以直接冲击材料。
2、热加工参考:www.哈氏合金.com
蒙乃尔400可以在800~1200℃范围内进行热加工，但在925℃以下时只可以做轻微的锻造。热弯曲可以在℃之间进行。为了进行热加工要求装炉热处理时，则要把炉温首先加热到1200℃，然后把蒙乃尔400材料放入加热。
材料加热要遵循一个准则：每100mm厚加热60分钟。加热时间一到，立刻取出材料进行热加工，如在热加工过程中材料温度下降到最小热加工温度以下则要重新加热。
冷加工的蒙乃尔400材料必须是退火状态。因为它具有比碳钢稍高的加工硬化率，所以成形装备要作适宜的改变。冷加工成形要做工序间退火处理。
冷变形有时也用来改善机械性能。如果材料要用在如汞、潮湿暴露的氟化氢气体等易产生应力腐蚀开裂的环境下，建议进行消应力热处理。
蒙乃尔400材料退火温度一般在700~900℃，在825℃时效果最宜。处理后快速空冷可以获得很好的耐蚀性能。
退火温度和退火时间直接关系到材料的最终晶粒尺寸，因此要仔细考虑退火参数。
而且退火炉中气体含硫量必须要低，以免使材料脆化。消除应力热处理一般在300℃的低温下保温1~3小时即可。
对于管材，应力消除热处理温度一般控制在550~650℃。
任何热处理之前材料表面的清洁必须重视。
蒙乃尔400材料焊缝附近的氧化物和污点比不锈钢材料的要紧密，在硝酸和氢氟酸混酸中酸洗之前可以用砂轮打磨，或在盐浴中预处理。
蒙乃尔400材料应该在退火状态下进行机加工。冷成形和应力消除后的材料更加容易加工，对此种材料的加工硬化要有足够的认识，例如：表面切削速度和碳钢相比要小一些，刀具要连续运转，为避开表面硬化层，进刀量要大等。
机加工刀具应该是镍基合金和高合金不锈钢专用刀具，刷焊缝要采用不锈钢刷。制造和加工机械如：剪板机、压力机、卷板机等要采取避免含铁杂质污染的措施。加工场地要清洁，并和碳钢加工场地分开。
蒙乃尔400材料的焊接坡口适宜用机械
加工方法完成，若对坡口打磨应避免产生局
部过热。由于镍合金和高合金不锈钢相对碳
钢有明显的物理性质上的差异，它们热传导
系数低，并且热膨胀系数较大，对于这点焊
接时要采用夹紧、大的焊脚（1-3mm）等方
法来解决。因为蒙乃尔400材料焊接熔化金
属的流动性较差，所以要采用大的坡口角度
（60-70°）的设计，以让焊丝能填满焊缝。
焊前对坡口和焊条用丙酮清洗,焊接方法用
GTAW即可，焊丝用ERNiCu-7.
蒙乃尔400焊接前不需要预热，一般也不
需要焊后热处理，因为加工后的材料强度有
所提高，对以后的使用有一定的益处。
常用焊接坡口形式如右图所示。
钽(Tantalum)
钽材在大多数无机酸中耐蚀性能非常优良，和玻璃非常相似，在化学工业中具有重要用途，除了氢氟酸、氟、发烟硫酸和碱外，几乎能耐一切化学介质（包括沸点的盐酸、硝酸和175℃以下的硫酸）的腐蚀。
钽对75%以下稀硫酸耐蚀性能优良，可使用于任何温度；对不充气的浓硫酸可用于160~170℃；对充气的浓硫酸可用于250~260℃，超过此温度腐蚀就增大。一般在170℃以上高温使用前要先进行试验研究。钽材对磷酸的耐蚀性能也较好，但酸中如含有微量的氟(＞4ppm)时，则腐蚀率加大。
钽材在碱中通常不耐蚀，会变脆，在高温、高浓度下腐蚀更快。
钽能与高温气体(惰性气体除外)反应，O2、N2、H2等可渗入内部使之变脆，如与初生态H接触，也会吸氢变脆。因此，钽材设备不可与较活性金属(如Fe、Al、Zn)等接触，因为易构成钽—铁(Al、Zn)原电池，由此原电池反应产生的氢将破坏钽阴极，使设备失效。如果用氢超电压极小的一小块铂(面积大约为钽的万分之一)与钽连接，那么所有的氢将在铂上放出，可以避免氢对钽的破坏。
钽材耐蚀性能优异，但价格昂贵，所以其应用形式主要是复合板和衬里,并且为了降低成本，钽层的厚度希望尽可能的薄，所以复合板或衬里焊接非常困难，因为钽材和钢材的熔点相差悬殊，(钽材的熔点为2996℃，钢材的熔点为1400℃)且Fe与Ta在高温下会形成Fe2Ta脆性金属间化合物，如果措施不当，容易导致焊缝开裂。
在薄层钽钢复合板或衬里的焊接中，复层的厚度对其可焊性有重要影响，图1是Ta1/16MnR复合板焊接示意图，复层厚度h越小，复合界面上的温度T越高。当T＞1500℃时，界面上的16MnR就会出现一个熔化区。而Fe和Ta在1460℃时将发生共晶反应，产生Fe2Ta脆性金属间化合物，在焊接应力作用下，很容易产生裂纹并且在界面上钽的一侧会向钽焊缝熔池方向扩展，严重时会产生贯穿性的裂纹，这时基层被熔化的铁将穿过贯穿性裂纹向钽焊缝熔池中扩散，并与钽发生反应生成Fe2Ta脆性化合物，使焊缝开裂。
为了防止产生这种现象的首要因素就是适当增加复层厚度或采取其他措施降低界面温度，例如在界面预先复合异常外一层其它导热迅速的金属，以便把焊接时产生的热量向四周迁移。关于复层厚度和复合板可焊性的关系，经过大量试验，可以建立一个界面温度Ts与复层厚度h之间关系的模型。如图2。
当h≤2.0mm时，界面钢发生熔化，铁扩散到焊缝中，焊缝出现裂纹。当h＞2.0mm时，可以实现钽钢复合板的焊接，且复层厚度越大，可焊性越好。一般情况下，复层厚度选用2.5~4.0mm为宜。而用作衬里时，则用0.3~0.5mm即可。
锆(Zirconium)
一、 引言参考:www.哈氏合金.com
锆是一种活性金属，很容易产生氧化反应。如在室温下就能和空气里的氧起反应，形成一层氧化物保护膜。这层保护膜给了锆和锆合金最好的防腐能力。此氧化膜可以通过热处理工艺来进一步加强，表面显微硬度大致可以达到维卡硬度计480（洛氏硬度C标度47）。处理适当的加强氧化膜如同优良的轴承面，可以抵御各种不同介质的腐蚀，给高速系统设备带来相当强的耐磨能力，同时也给某些高腐蚀环境带来强大的抗腐蚀能力。锆对还原性环境的耐蚀性非常好，对大多数酸的抗蚀能力优良，其中对小于10%的沸腾硫酸有良好的耐蚀性能，对10~40%的硫酸可适用至100℃，对50~60%的硫酸可适用至60℃，对70~80%的硫酸可适用至35℃，只在氢氟酸、浓硫酸、王水等介质中腐蚀严重。对氧化性环境如硝酸、铬酸也有良好的耐蚀性，但如含有氯化物（如FeCl3,CuCl2），则腐蚀激增。在含有Fe3+和Cu2+的环境还会产生孔蚀。对碱液、熔碱、盐液的耐蚀性能优良，但不耐湿氯。在化学工业中主要应用于盐酸、熔碱、醋酸等行业。
下表是锆材在醋酸等化工过程中腐蚀数据
腐蚀性能表
介质 浓度，% 温度，℃ 时间，h 腐蚀速率，mm/a
醋酸 5 100 144 0
25 100 144 0
50 100 144 0.0007
75 100 144 0
99.5（无水） 沸腾 144 0
醋酐65.43%+醋酸34.3%+苯0.27% 沸腾 144 0.0015
氯醋酸 100 100 144 0
二氯醋酸 100 100 144 0.214
三氯醋酸 100 100 144 11.6
锆合金即使在低温下也有良好的延展性，以及与其它工程合金相仿的强度。氧元素除了是氧化膜不可缺少的组成成分外，还是锆合金填补结构空隙，增加其强度的合金元素。锆合金在低温下没有从可塑到脆化的倾向。
二、化学成分
锆合金的锆、铪总含量达95.5%到99.2%。其中铪的含量最高可以达到4.5%。非核用锆合金分为两个级别：Zr702和Zr705，这两种级别的材料都具有优良的防腐蚀性能，只在物理性能和机械性能方面稍有不同。Zr702是商用材料，Zr705则是锆和铌的合金，以增强其强度和改善其模锻的性能。表1列出了锆合金的化学成分。其中铪含量的变化对材料物理性能、机械性能和防腐性能没有大的影响。
表1 化学成分
级别 Zr702 Zr705
元素 重量% 重量%
锆+铪 最低 99.2 95.5
铪 最高 4.5 4.5
铁+铬 最高 0.20 0.20
锡 最高 - -
氢 最高 0.005 0.005
氮 最高 0.025 0.025
碳 最高 0.05 0.05
铌 - 2.0~3.0
氧 最高 0.16 0.18
三、热力学性质
锆及锆合金的热力学性质如下表所示。
项目 Zr702 Zr705
熔点 1852℃ 1840℃
比热KJ/Kg-K(0-100℃) 0.5
蒸汽压mmHg 2000℃ 0.01 -
3600℃ 900 -
导热系数W/m-K(300-800K) 22 17.1
热膨胀系数10-6/℃ 38℃ 5.8 3.6
149℃ 6.3 4.9
260℃ 7.0 5.6
371℃ 7.4 5.9
熔化潜热 Cal/gm 60.4 -
蒸发潜热 Cal/gm 1550 -
四、机械性能
表1列出了锆及锆合金的物理性能。从表中可以看出：锆及锆合金的弹性模量随着温度升高而迅速减小。锆及锆合金的比重要比以镍铁为主的不锈钢合金低20%多。
图1、图2和表2显示了典型的锆及锆合金在退火后的机械性能数据。这些图表的数据显示了不同温度下纵向和横向性能的平均数值。屈服强度和延伸率数据是用0.2%永久变形测定法测定的。和大部分有色金属一样，锆及锆合金逐渐地从弹性过度到塑性。其某些物理和力学性能受到有向性的影响。这些性能包括热膨胀、屈服强度、极限抗拉强度、延伸率、缺口韧性和弯曲塑性都随方向不同而有不同程度的变化。
两个级别的锆及锆合金的延伸率都随温度的增高而有明显的增加。这个延展性的增加和摄氏204度时的低屈服强度，为某些成形制造减少了工艺上的困难。
表1 物理性质
项目 Zr702 Zr705
弹性模量，Gpa 室温 99.2 94.7
38℃ 98.6 93.8
93℃ 93.1 90.5
149℃ 86.9 87.3
204℃ 80.7 84.2
260℃ 75.2 81.0
316℃ 69.9 77.8
371℃ 64.1 74.7
切变弹性模量，Gpa 36.2 34.5
泊松比 （室温） 0.35 0.33
比重 g/cm3 (20℃) 6.51 6.64
表2 机械性质(冷加工，经退火)
项目 Zr702 Zr705
极限抗拉强度（Mpa） 屈服强度 （Mpa） 延伸率0.2%永久变形法（%） 极限抗拉强度（Mpa） 屈服强度 （Mpa） 延伸率0.2%永久变形法（%）
ASTM最低值 379 207 16 552 379 16
室温 468.1 321.1 28.9 615.0 506.1 18.8
93℃ 364.0 267.5 31.5 - - -
149℃ 303.7 195.8 42.5 388.9 272.3 31.7
204℃ 229.6 139.3 49.0 - - -
260℃ 200.6 128.9 49.0 326.1 195.8 28.9
316℃ 197.9 97.2 40.1 - - -
371℃ 156.5 82.0 44.1 - - -
五、热处理参考:www.哈氏合金.com
冷加工的纯锆，其消应力退火温度约为300℃。为降低其腐蚀和吸氢速率及稳定组织，一般都在冷加工后进行消应力退火。消应力退火后，锆合金强度变化不大，而塑性明显提高。
锆在迅速冷却时，可能发生切变型马氏体的转变，一般来说，锆及其合金在β区淬火可得到一定程度的硬化。如含有0.02%C，0.03%O，0.135%Al及微量其他杂质的晶条锆在1000℃淬火，抗拉强度从269Mpa上升到310Mpa，400℃回火后强度还会增加。
3、淬火时效
在研究和使用过程中发现Zr705是典型的通过淬火时效而强化的合金。
大量的试验结果也表明：热处理规范强烈地影响着Zr705合金的力学性能、腐蚀性能等，而且也只有通过热处理和冷加工才能得到满意的高强度和高的耐蚀性能。
Zr705的固溶处理温度通常是880℃，保温0.5小时，然后淬火，淬火后的维氏硬度值为245±5kg/mm2.
时效温度通常是500℃，合金的硬度在最初的3-6小时内增加，然后保持在最大值265±7kg/mm2（维氏硬度），如在较低的300℃和400℃时效，则将缓慢地达到硬度峰值。
锆及锆合金的成品硬化迅速。在565℃下作半小时至一小时的应力消除热处理就可以把残留应力消除。
五、美国机械工程师协会允许应力
两种级别的锆合金都经批准用于制造按ASME的锅炉与高压容器标准设计的压力容器。Zr705材料则需要在焊接后14天内作应力消除热处理。表3列出了根据ASME锅炉与高压容器标准第二部分，D段，用2001版对安全系数的重新规定对1997年修订版所要求的允许应力值进行了修改。
六、疲劳极限
锆合金的疲劳极限（即低于此应力值无破损）和大部分铁合金相似。但在常温下，锆合金在轧制方向的横向上，具有稍高的极限抗拉强度。这个横向上稍高强度的性能和大部分铁合金不同。这是由于密排六方晶体结构的α相锆和体心立方晶体结构的α相铁在定位方向上性能不同而造成的。这个横向强度的增加在应力高于疲劳极限时更明显。
图3显示了有缺口和无缺口圆锆试样的S-N强度曲线。理论上的弹性应力集中系数Kt是3.5。强度降低系数Kf，其定义为无缺口疲劳强度与有缺口疲劳强度之比，在室温下其数值为2.6，在400℃时为1.6。表4列出了非合金典化法制锆和锆合金的疲劳极限数据。
表3 ASME允许应力值（Ksi）
形式 级别 平辊 SB551 Zr702 Zr705 管材 SB523 Zr702 Zr705 管材 SB523 Zr702 Zr705 锻件 SB493 Zr702 Zr705 棒材 SB550 Zr702 Zr705
状态 无缝 无缝 焊接* 焊接*
100°F 15.8 22.9 15.8 22.9 13.4 19.4 15.8 22.9 15.8 22.9
200°F 13.7 19.0 12.0 16.6 11.7 16.1 13.7 19.0 12.0 16.6
300°F 11.1 16.2 11.1 16.2 9.5 13.7 11.1 16.2 11.1 16.2
400°F 9.1 14.3 9.1 14.3 7.8 12.1 9.1 14.3 9.1 14.3
500°F 7.7 12.9 7.7 12.9 6.5 11.0 7.7 12.9 7.7 12.9
600°F 6.6 11.9 6.6 11.9 5.6 9.7 6.6 11.9 6.6 11.9
700°F 5.8 11.3 5.8 11.3 4.9 8.7 5.8 11.3 5.8 11.3
*焊接管的允许应力值以85%接合效率为基准；
*焊管制作时不能用填充金属
表4 疲劳极限
合金 疲劳极限（psi）
无缺口 有缺口
非合金，碘化法制锆 21，000 8，000
Zr705经4小时556℃热处理 42，000 8，000
图3 疲劳曲线
华氏度与摄氏度换算关系：
OF=1.8×OC+32
不锈钢(stainless steel)
由于现代冶金技术的进步，不锈钢产品取得了重大的飞跃，其中一部分高性能不锈钢在一定环境下的耐蚀性能已经可以代替某些镍基合金、钛合金等高级合金，使设备的造价有所降低，并同样拥有优越的综合性能。
高性能不锈钢主要可以分为三类：超级奥氏体不锈钢；超级铁素体不锈钢；双相钢。其中超级奥氏体不锈钢的代表有：AL-6XN、904L、33、20Cb-3、92*****金等；超级铁素体不锈钢的代表有：AL-29-4C、E-BRITE26-1等；双相钢的代表有：等。
对于不锈钢和其它合金来说腐蚀破坏大部分仍然是由于点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀造成的。
评价耐蚀合金抗点腐蚀的性能可以通过合金成分用“点蚀当量”（PREN）来衡量。其公式如下所示。
PREN=(%Cr)+3.3(%Mo)+30(%N)
此公式是总结出来的经验公式，只可以用做参考，不可以做选材依据。从上式可以看出N含量对抗点蚀有优异的促进作用；其次是钼。
2：缝隙腐蚀参考:www.哈氏合金.com
评价耐蚀合金抗缝隙腐蚀的能力可以用“临界缝
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