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NS 142 (Incoloy 825)

 （0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti ）、NS 142、Incoloy 825合金 是一種用鈦穩(wěn)定化的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu耐蝕合金。國外稱作 Incoloy 825,也稱作 Ni-O-nel 825或 Ni-O-nel合金。中國國標(biāo)牌號(hào)為GB NS 142。此合金具有良好的耐全面腐蝕和局部腐蝕性能且工藝性能良好，因此，在化學(xué)、能源、石油化工、濕法冶金工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

一、化學(xué)成分和組織特點(diǎn)

 合金的化學(xué)成分列于表2-4-66。合金成分中的鎳當(dāng)量和鉻當(dāng)量的平衡關(guān)系，決定了此合金在固溶條件下為純奧氏體組織。但在中溫時(shí)效時(shí)，會(huì)在奧氏體基體和晶間上析出碳化物和金屬間化合物，這些沉淀相會(huì)危害合金的力學(xué)性能和耐蝕性能。

二、耐腐蝕性能

  1. 全面腐蝕

    ①. 大氣 

        此合金耐鄉(xiāng)村、工業(yè)和海洋環(huán)境的大氣腐蝕，但在含氯化物高的大氣中，尤其是在潮濕的大氣中，此合金會(huì)產(chǎn)生很淺的點(diǎn)蝕，見表2-4-67。

   ②. 淡水

    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金耐淡水腐蝕，包括腐蝕性最強(qiáng)的含游離的CO₂、鐵的化合物和氯化物、自然水以及含雜質(zhì)的各種工業(yè)冷卻水，其腐蝕速度通常低于0.0025mm/a.

   ③. 海水 

    表2-4-68給出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在各種海水中的耐蝕性。此合金在高速海水中耐蝕，在靜止和低速海水中或有污染的海水條件下會(huì)產(chǎn)生一定的腐蝕。

   ④. 硫酸

    在硫酸中，此合金的耐蝕性大體相當(dāng)于0Cr22Ni47Mo6.5Cu2Nb2，但使用溫度稍低。圖2-4-45和圖2-4-46以及表2-4-69給出了此合金在通氣純硫酸中的腐蝕試驗(yàn)結(jié)果。在不通氣的純硫酸中，基于大量的實(shí)驗(yàn)室和工廠設(shè)備運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在50℃以下的所有濃度的酸中的腐蝕速率小于0.15mm/a,具有可靠的耐蝕性；在沸騰溫度，濃度小于40%的硫酸中的腐蝕速率為0.5mm/a,屬于耐蝕范圍；在60%和80%的H₂SO₄中，只能用于65℃以下。在65℃充空氣的硫酸中，當(dāng)濃度小于20%時(shí)，隨濃度的增加對(duì)合金的耐蝕性無明顯影響，在40%以上的硫酸中，隨濃度的提高合金的腐蝕加劇，見表2-4-70。

    硫酸在實(shí)際應(yīng)用中，常含有各種雜質(zhì)，除氯化物雜質(zhì)外，所含的HNO₃、Fe₂(SO4)₃、CuSO₄、硝酸鹽、過硫酸鹽、高錳酸鹽等均可促進(jìn)合金鈍化從而減少腐蝕，在此種環(huán)境中合金的使用溫度較在純H₂SO₄中可相應(yīng)提高，見表2-4-71。而氯化物雜質(zhì)，因其形成HCl將急劇加速合金的腐蝕。

  ⑤. 磷酸

    在試劑級(jí)磷酸中，此合金在低于85%的H₃PO₄中，直到沸騰溫度都是耐蝕的，見圖2-4-47和表2-4-72。表2-4-73為此合金在濕法磷酸工廠中的現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在含F(xiàn)-和其他雜質(zhì)的料漿中0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti亦具有較好的耐蝕性，但不如前述高鉻的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu合金。

   ⑥. 鹽酸 

   表2-4-74列出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在不同濃度鹽酸中的實(shí)驗(yàn)室結(jié)果。此合金僅在室溫的稀酸溶液中可以使用。實(shí)驗(yàn)表明，充氣加速了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在鹽酸中的腐蝕，例如在5mol/L HCl、室溫、N2飽和的條件下的腐蝕速率（72h)僅為0.006mm/a,而在用空氣飽和的酸中卻為0.53mm/a,耐蝕性迅速下降。

   ⑦. 氫氟酸和氟硅酸

  此合金在氫氟酸中耐蝕性不佳，僅在少數(shù)條件下具有中等耐蝕性，一般不推薦在純氫氟酸中使用。氟硅酸的腐蝕性較氫氟酸輕，在含有雜質(zhì)的氟硅酸中，此合金耐蝕性良好，可以用到60℃。0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在氫氟酸、氟硅酸及含氫氟酸介質(zhì)中的耐蝕性見表2-4-75。

   ⑧. 亞硫酸

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti耐濕SO₂和亞硫酸溶液的腐蝕，適用范圍很廣，尤其是在含有H₂SO₄的亞硫酸溶液中，此合金的耐蝕性優(yōu)于含有相同鉻、鉬而不含銅的合金。在亞硫酸和含亞硫酸的介質(zhì)中的腐蝕數(shù)據(jù)見表2-4-76。

   ⑨. 硝酸

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金在沸騰溫度的所有濃度的硝酸中（包括66%HNO3)具有良好的耐蝕性。在稀硝酸中可以使用到沸點(diǎn)以上的溫度，在室溫發(fā)煙硝酸和70℃加緩蝕劑的發(fā)煙硝酸中，也呈現(xiàn)出較好的耐蝕性。此合金的耐硝酸腐蝕性能見表2-4-77和表2-4-78及圖2-4-48。鑒于通常的18-8C-Ni不銹鋼具有良好的耐硝酸腐蝕性能，在純HNO3中不采用此合金。在含有各種雜質(zhì)和添加物的HNO3中，OC-21N42M03Cu2Ti呈現(xiàn)出良好的耐蝕性，優(yōu)于Cr-Ni奧氏體不銹鋼，常被采用，見表2-4-79。

   ⑩. 有機(jī)酸和化合物

   在有機(jī)酸和化合物中，此合金表現(xiàn)出高度的耐蝕性，可以在很寬的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用。在沸騰溫度時(shí)，除在10%草酸中外，在大多數(shù)10%的有機(jī)酸中均耐蝕，在有機(jī)加工的過程中也呈現(xiàn)出優(yōu)良的耐蝕性，工廠試驗(yàn)結(jié)果見表 2-4-81 。

  2. 晶間腐蝕

   在1150~1204℃固溶處理?xiàng)l件下對(duì)晶間腐蝕不敏感，當(dāng)中溫敏化處理1h時(shí)，如760℃,在晶界上將出現(xiàn)富鉻的M23C6沉淀，進(jìn)而導(dǎo)致在沸騰65%HNO3中的晶間腐蝕。然而在敏化前940℃穩(wěn)定化處理1小時(shí)，可防止敏化引起的晶間腐蝕。圖2-4-49 指出了原始固溶退火狀態(tài)和敏化溫度、時(shí)間的關(guān)系。顯然在65%HNO3的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，940℃穩(wěn)定化處理將延遲在敏感溫度產(chǎn)生晶間腐蝕所需的敏化時(shí)間。研究表明，在此溫度由于易形成TiC,可防止產(chǎn)生大量的M23C6所引起的晶界鉻貧化。同時(shí)，由于鉻的高溫下擴(kuò)散也將減少晶界鉻的貧化程度，因此防止或減緩了晶間腐蝕的產(chǎn)生。為此目的，此合金的工廠供貨狀態(tài)可為940℃穩(wěn)定化處理狀態(tài)。

  3. 點(diǎn)腐蝕

  表2-4-82 列出了0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti在氧化性酸性氯化物中的耐點(diǎn)性能，顯然此合金在此類介質(zhì)中耐蝕性欠佳。

  4. 應(yīng)力腐蝕

   0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti 在堿和MgCl₂中的耐應(yīng)力腐蝕斷裂性能見表2-4-83。

三、力學(xué)性能

    0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的室溫力學(xué)性能件表 2-4-84。

四、物流性能

  表2-4-85 為0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti合金的物理性能。

五、熱冷加工及成型性能

  此合金的熱成型溫度為927~1065℃,不宜在晶間腐蝕敏感溫度（650℃)下進(jìn)行成型操作，如果在高于1065℃成型，最終成型應(yīng)在870~980℃范圍內(nèi)進(jìn)行，以獲得良好的耐晶間腐蝕性能。此合金亦適于冷加工成型，其性能類似Cr-Ni奧氏體不銹鋼。

六、熱處理工藝

  此合金適宜的最終熱處理是940℃穩(wěn)定化處理。中間退火溫度以高于1050℃固溶軟化退火溫度為宜。

七、焊接性能

  可以采用通常的焊接方法焊接，推薦采用鎳基焊絲（00Cr22Ni61Mo9Nb)。

八、應(yīng)用

  由于此合金的耐蝕適應(yīng)性廣泛，因此在化學(xué)加工工業(yè)、熱海水和水冶廠得到廣泛應(yīng)用。主要用于處理熱硫酸、含氯化物溶液、亞硫酸等環(huán)境的熱交換器、管道、閥門、泵等。在造紙工業(yè)的木漿浸取器及深源氣井領(lǐng)域中亦得到廣泛的應(yīng)用。