特种材料比表面分析仪,贝士德仪器科技有限公司  高枫  一五九 一零六零 八零三九
贝士德公司在在国内取得10项特种材料比表面分析仪相关,
为国内以多项技术取得09年新标准的北京科技园区技术企业资质,
是通过ISO9001质量体系认证的生产性企业；
为动态色谱法比表面仪精度的创造者与保持者；
是静态容量法吸附仪性和智能化的代表；
特种材料比表面分析仪可用于电池材料比表面积分析,催化剂材料比表面积测试,炭黑总表面积及外表面积测定等,广泛适用于高校及科研院所材料研究和粉体材料生产企业产品质量监控.我公司自行研发生产的3H-2000系列全自动氮吸附特种材料比表面分析仪，为国内知名品牌，2000年进入市场，经过多年的不断研发创新，性能达到国内，水平，其中多项性能指标超越进口仪器，是国内高精度特种材料比表面分析仪的典范.我公司多年以来一直承担中国科学院理化所、化学所、北航、北理工等科研单位的的比表面积测试工作并受到信赖和好评。仪器的技术和稳定的性能及良好的售后服务，使得我们产品在客户中享有很高的声誉和信任。

3H-2000BET-A型 特种材料比表面分析仪性能参数:
测试方法： 多功能性,可进行BET多点法、BET单点法、Langmuir多点法、Langmuir单点法、固体标样参比法等测试,统计层厚法（计算外比表面仪积）、粒度估算、样品BET吸附常数C等测试方法；
测试精度： 测试精度高、重现性好。BET多点法、BET单点法、Langmuir多点法、Langmuir单点法、测试相对误差小于±2%；固体标样参比法测试相对误差小于±1.5%；
测试范围： 测试范围广,可测定比表面仪积在0.01m2/g以上的范围内的物质，满足所有粉体物质及多孔物质比表面积分析；样品类型:粉末,颗粒,纤维及片状材料等。
测试时间： 测试时间:BET多点法,同时可测试4个样品，测试速度平均每个样品每分压点测定时间约5分钟,平均每个样品总用时约30min；BET单点法,同时可测试4个样品,测试速度平均每个样品测定时间约5分钟；固体标样参比法,同时可测试3个样品,平均每个样品测定时间约6分钟,仅为国外同类仪器测试时间的四分；以上测试时间不包含样品吹扫净化预处理时间.
哈氏合金
哈氏B2合金
哈氏C276合金
哈氏C59合金
哈氏C22合金
蒙乃尔400
因康镍600合金
因克罗依800、800H、800AT合金
钽
锆（Zirconium）
不锈钢
AL_6XN超级奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢904L
奥氏体不锈钢33
超级奥氏体不锈钢926
超级铁素体不锈钢AL_29_4C
高纯铁素体不锈钢E_BRITE26_1
双相不锈钢
标准双相不锈钢2205
超级双相不锈钢255
哈氏合金（Hastelloy alloy）
一、引言
 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：
 B系列 ：B → B-2（00Ni70Mo28） → B-3
 C系列 ：C → C-276（00Cr16Mo16W4） → C-4（00Cr16Mo16） →  C-22 （00Cr22Mo13W3） → C-2000（00Cr20Mo16）
 G系列 ：G  → G-3（00Cr22Ni48Mo7Cu） →  G-30（00Cr30Ni48Mo7Cu）
 目前使用*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
    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：1200~1300℃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
 哈氏B-2合金的物理性能如下表所示。
 密度：9.2g/cm3, 熔点：1330~1380℃，磁导率：（℃，RT）≤1.001
 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
700    176 

三、化学成分
化学成分
元素 Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Co P S
*小 余量 0.4 1.6     26.0   
  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
 哈氏B-2合金的一般机械性能如下列两表所示
 室温下的*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*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
管        
棒 300 275 255 240 340 315 300 285

五、造与热处理
 1：加热
 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*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。
 2：热加工
 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。为了确保有的耐蚀性能，热加工过后应该退火。
 3：冷加工
 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。
 4：热处理
 固溶热处理温度要控制在1060~1080℃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。
 5：除垢
 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。
 6：机加工
 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
 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ERNi-Mo7；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-276合金（哈氏C-276合金）
一、耐蚀性能
 哈氏C-276合金属于镍-钼-铬-铁-钨系镍基合金。它是现代金属材料中*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-276合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-276合金中没有足够的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 0.0036 0.0018 0.0076 0.013 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-276合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*耐蚀的材料。下表是C-276合金和典型316在烟气模拟系统“绿色死亡”溶液中的腐蚀对比试验情况。
 
 
 
 
 “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
3%盐酸  
1%CuCl2  
1%FeCl3  
 
 由上表可见，C-276合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-276合金中Cr、Mo、W的加入将C-276合金的耐点蚀和缝隙腐蚀的能力大大提高。C-276合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
 °F °C
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
 C-276合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℃）
 热传导率
温度 热传导率
℃ W/m.K
-168 7.3
-73 8.7
21 10.2
93 11.0
204 13.0
316 15.1
427 17.0
538 19.0
 线膨胀系数
线膨胀系数
从21℃到 线膨胀系数
℃ 10-6 /℃
93 11.2
204 12.0
316 12.8
427 13.2
538 13.4

三、机械性能
 典型的C-276合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
温          度    （℃） 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-276合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）
-196 245
21 325
200 325
 C-276合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-276合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*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*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的抗腐蚀性能。
 C-276合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-276合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-276合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-276合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，*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
  625 0.92
HCl（1%） 焊接态（GTAW） C-22 0.329
  C-276 0.293
  625 -
H3PO4（20%） 普通板 C-22 0.003
  C-276 0.010
  625 0.010
H3PO4（20%） 焊接态（GTAW） C-22 0.003
  C-276 0.005
  625 -
H2SO4（10%.） 普通板 C-22 0.351
  C-276 0.353
  625 0.642
H2SO4（10%） 焊接态（GTAW） C-22 0.351
  C-276 0.503
  625 -
FeCl3（6%） 普通板 C-22 0.015
  C-276 -
  625 -
FeCl3（6%） 焊接态（GTAW） C-22 0.015
  C-276 -
  625 -
 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
  625 0.58
G28/PracticeA 焊接态（GTAW） C-22 1.63
  C-276 -
  625 -
G28/PracticeB 普通板 C-22 0.42
  C-276 1.14
  625 ＞89
G28/PracticeB 焊接态（GTAW） C-22 0.36
  C-276 -
  625 -
G28/PracticeC 普通板 C-22 1.72
  C-276 23.1
  625 -
G28/PracticeC 焊接态（GTAW） C-22 1.77
  C-276 23.4
  625 -
G28/PracticeD 普通板 C-22 3.47
  C-276 -
  625 -
G28/PracticeD 焊接态（GTAW） C-22 2.85
  C-276 -
  625 -
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
 ASTM ASME
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
Ni 余量

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 1354-1388 ℃
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
**小 **

4：Hastelloy C-59 Alloy（哈氏C-59合金）
一、引言
 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。
 化学成分
 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℃ －－－－- －－－－- 0.28/0.15
 
 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。
 应用：
 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：1310-1360℃
 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
10-6/k
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*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    
棒 ≤100    
*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

许用应力
材料温度  ℃ 锻件、棒、板、带
 MPa ksi
38  25.0
93  25.0
100 172 
149  24.7
200 161 
204  23.3
260  22.0
300 147 
316  20.9
343  20.4
371  19.8
399  19.4
400 134 
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。
 1、加热
 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。
 2、热加工
 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。
 3、冷加工
 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。
 4、热处理
 固溶热处理温度应该在1100-1180℃，在1120℃处理。
 水冷是确保材料有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。
 5、除垢
 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。
 6、机加工
 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。

九、焊接
    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，和碳钢加工场地分开，同时不可以有气流扰动。
 2、着装
 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*终的腐蚀。
 4、清理
 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。
 7、引弧
 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
板厚
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    
    A V A V    
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
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）
一、引言
 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。
 化学成分
元素 wt%
C 0.05
Mn 0.25
S 0.002
Si 0.20
Cr 15.5
Ni+Co 余量
Fe 8.0
Cu 0.10

三、产品形式和标准
    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有也良好的耐蚀性能，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。但在象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；
 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/℃
93 12.4
204 13.1
316 13.7
427 14.2
538 14.6
649 15.1
760 15.7
 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
21 14.8
93 15.4
204 17.1
316 18.7
427 20.6
538 22.5

六、力学性能
 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

冲击性能
 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
 1、冷成形
 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。
 2、热处理
 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。
 3、焊接
 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。另外焊接时采用惰性气体保护焊。
 
 
 
一、引言
 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。
 化学成分
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*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
 1、冷成形
 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。
 2、热处理
 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1121-1177℃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。
 3、焊接
 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。另外焊接时采用惰性气体保护焊。
 

 
蒙乃尔400（monel 400）
一、引言
 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：
在海洋和化工环境下有良好的耐蚀性能；
对氯离子应力腐蚀开裂很不敏感；
从零度以下到550℃都有良好的机械性能；
被ASME认可可以用作在-10~425℃下的压力容器；
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
*小 63.0 1.0    28.0  
  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 
丝   4730
   4731
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：1300~1350℃
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

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：
电站的给水和蒸汽发生器管道系统；
盐厂的加热器和蒸发器主题部分；
硫酸和氢氟酸的烷化装置；
工业换热器；
原油蒸馏装置中的复合板；
近海装置的防浪罩；
海水系统中推进器和泵的轴；
核燃料生产中的铀和同位素分离系统；
烃氯化生产中的泵和阀；
MEA再沸器管道。

力学性能
室温下的*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*小力学性能
退火 状况 *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。
 1、加热
   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
   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1025~1200℃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*小热加工温度以下则要重新加热。
 3、冷加工
   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。
 4、热处理
   蒙乃尔400材料退火温度一般在700~900℃，在825℃时效果*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*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。
 5、除垢
   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。
 6、机加工
   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。
 7、焊接
   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）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）
引言
 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     99.2 95.5
铪        4.5 4.5
铁+铬     0.20 0.20
锡        - -
氢        0.005 0.005
氮        0.025 0.025
碳        0.05 0.05
铌 - 2.0~3.0
氧        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℃） 0.2847 0.2805
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
 1、退火
 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。
 2、淬火
 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*初的3-6小时内增加，然后保持在值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。
 图1 Zr702
 
 图2 Zr705

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、926合金等；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：2205、225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。
 1：点腐蚀
 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
 评价耐蚀合金抗缝隙腐蚀的能力可以用“临界缝隙腐蚀温度-CCCT”来衡量，下表列出了几种合金在10%FeCl3的溶液中的临界缝隙腐蚀温度。
 
合金牌号 316L 825 317L 904L 2205
温度℃ -3 -3 2 15 20
合金牌号 E-B26-1 G Alloy 625 AL-6XN C-276
温度℃ 21 30 38 43 55
 3：晶间腐蚀
晶间腐蚀是由于对耐蚀合金采用了不恰当的焊接、热处理或热加工造成碳化铬及金属间相（如σ相）在晶界沉淀而产生的一种局部腐蚀，
 4：应力腐蚀
 合金的应力腐蚀失效的主要表现形式是应力腐蚀断裂，它是由于合金在腐蚀和一定方向拉应力的同时作用下产生破裂。防止应力腐蚀的方法有以下一些：消应力热处理、改进结构设计，避免应力集中、表面采用喷丸处理产生压应力等
 
 以下两表归纳了我国和世界上其他国家常用不锈钢牌号的对照。
 国内外不锈钢标准钢号对照表
中国GB1220-92[84]GB3220-92[84] 日本JIS 美国AISIUNS 英国BS 970 Part4BS 1449 Part2 德国DIN 17440DIN 17224 法国NFA35-572NFA35-576~582NFA35-584
　 SUS410S-　 410S 　 　 　
0Cr13  S41000 　 X7Cr13 Z6C13
1Cr13 SUS410 410 410S21 X10Cr13 Z12Cr13
2Cr13 SUS420J1 420 420S29 X20Cr13 Z20Cr13
　 　 S4200 420S27 　 　
3Cr13 SUS420J2 　 420S45 　 　
3Cr13Mo －－- －－- －－- －－- －－-
3Cr16 SUS429J1 －－- －－- －－- －－-
1Cr17Ni2 SUS431 431 431S29 X22CrNi17 Z15CN-02
　 　 S43100 　 　 　
7Cr17 SUS440A 440A 　 　 　
　 　 S44002 　 　 　
11Cr17 SUS440C 440C 　 　 　
　 　 S44004 　 　 　
8Cr17 SUS44013 44013 　 　 　
　 　 S44003 　 　 　
1Cr12 　 　 　 　 　
4Cr13 SUS420J2 　 　 X4DCr13 Z40C13
9Cr18 SUS440C 440C 　 X105CrMo17 Z100CD17
9Cr18Mo SUS440C 440C 　 　 　
9Cr18MoV SUS440B 440B 　 X90CrMoV18 Z6CN17.12
0Cr17Ni4Cu4Nb SUS630 630 　 　 　
　 　 S17400 　 　 Z6CNU17.04
0Cr17Ni7Al SUS631 631 　 　 　
　 　 S17700 　 X7CrNiAl177 Z8CNA17.7
0Cr15Ni7Mo2Al 　 632 　 　 　
　 　 S15700 　 　 Z8CND15.7
00Cr12 SUS410 　 　 　 　
0Cr13Al[00Cr13Al] SUS405 405 　 　 　
　 　 S40500 405S17 X7CrAl13 Z6CA13
1Cr15 SUS429 429 　 　 　
　 　 S42900 　 　 　
1Cr17 SUS430 430 　 　 　
　 　 S43000 430S15 X8Cr17 Z8C17
[Y1Cr17] SUS430F 430F 　 　 　
　 　 S43020 　 X12CrMoS17 Z10CF17
00Cr17 SUS430LX 　 　 　 　
1Cr17Mo SUS434 434 　 　 　
　 　 S43400 434S19 X6CrMo17 Z8CD17.01
00Cr17Mo SUS436L 　 　 　 　
00Cr18Mo2 SUS444 　 　 　 　
00Cr27Mo SUSXM27 XM27 　 　 　
　 　 S44625 　 　 Z01CD26.1
00Cr30Mo2 SUS447J1 　 　 　 　
1Cr17Mn6Ni5N SUS201 201 　 　 　
　 　 S20100 　 　 　
1Cr18Mn8Ni5N SUS202 202 　 　 　
　 　 S20200 284S16 　 　
2Cr13Mn9Ni4 　 　 　 　 　
1Cr17Ni7 SUS301 301 　 　 　
　 　 S30100 301S21 X12CrNi177 Z12CN17.07
1Cr17Ni8 SUS301J1 　 　 X12CrNi177 　
1Cr18Ni9 SUS302 302 302S25 X12CrNi188 Z10CN18.09
　 　 S30200 　 　 　
1Cr18Ni9Si3 SUS302B 302B 　 　 　
　 　 S30215 　 　 　
Y1Cr18Ni9 SUS303 303 303S21 X12CrNiS188 Z10CNF18.09
　 　 S30300 　 　 　
Y1Cr18Ni9Se SUS303Se 303Se 303S41 　 　
　 　 S30323 　 　 　
0Cr18Ni9 SUS304 304 304S15 X2CrNi89 Z6CN18.09
　 　 S30400 　 　 　
00Cr19Ni10 SUS304L 304L 304S12 X2CrNi189 Z2CN18.09
　 　 S30403 　 　 　
0Cr19Ni9N SUS304N1 304N 　 　 Z5CN18.09A2
　 　 S30451 　 　 　
00Cr19Ni10NbN SUS304N XM21 　 　 　
　 　 S30452 　 　 　
00Cr18Ni10N SUS304LN 　 　 X2CrNiN1810 Z2CN18.10N
　 　 305 　 　 　
1Cr18Ni12 SUS305 S30500 305S19 X5CrNi1911 Z8CN18.12
[0Cr20Ni10] SUS308 308 　 　 　
　 　 S30800 　 　 　
0Cr23Ni13 SUS309S 309S 　 　 　
　 　 S30908 　 　 　
0Cr25Ni20 SUS310S 310S 　 　 　
　 　 S31008 　 　 　
0Cr17Ni12Mo2 SUS316 316 316S16 X5CrNiMo1812 Z6CND17.12
　 　 S31600 　 　 　
00Cr17Ni14Mo2 SUS316L 316L 316S12 X2CrNiMo1812 Z2CND17.12
　 　 S31603 　 　 　
0Cr17Ni12Mo2N SUS316N 316N 　 　 　
　 　 S31651 　 　 　
00Cr17Ni13Mo2N SUS316LN 　 　 X2CrNiMoN1812 Z2CND17.12N
0Cr18Ni12Mo2Ti 　 　 320S17 X10CrNiMo1810 Z6CND17.12
0Cr18Ni14Mo2Cu2 SUS316J1 　 　 　 　
00Cr18Ni14Mo2Cu2 SUS316J1L 　 　 　 　
0Cr18Ni12Mo3Ti 　 　 　 　 　
1Cr18Ni12Mo3Ti 　 　 　 　 　
0Cr19Ni13Mo3 SUS317 317 317S16 　 　
　 　 S31700 　 　 　
00Cr19Ni13Mo3 SUS317L 317L 317S12 X2CrNiMo1816 　
　 　 S31703 　 　 　
0Cr18Ni16Mo5 SUS317J1 　 　 　 　
0Cr18Ni11Ti SUS321 321 　 X10CrNiTi189 Z6CNT18.10
　 　 S32100 　 　 　
1Cr18Ni9Ti 　 　 　 　 　
0Cr18Ni11Nb SUS347 347 347S17 X10CrNiNb189 Z6CNNb18.10
　 　 S34700 　 　 　
0Cr18Ni13Si4 SUSXM15J1 XM15 　 　 　
　 　 S38100 　 　 　
0Cr18Ni9Cu3 SUSXM7 XM7 　 　 Z6CNU18.10
1Cr18Mn10NiMo3N 　 　 　 　 　
1Cr18Ni12Mo2Ti 　 　 320S17 X10CrNiMoTi1810 Z8CND17.12
00Cr18Ni5Mo3Si2 　 S31500 　 3RE60（瑞典） 　
0Cr26Ni5Mo2 SUS329J1 　 　 　 　
1Cr18Ni11Si4AlTi 　 　 　 　 　
1Cr21Ni5Ti 　 　 　 　 　
 
 
 
 
 
 
 
 国内应用的不锈钢非标准钢号与国外钢号对照表
 
 
中? 国 日 本 美 国 瑞 典 法 国 德 国
00Cr25Ni4Mo4 　 UNS S44635 Avesta Monit 　 　
00Cr29Ni2Mo4 　 UNS S44800 　 　 　
00Cr22Ni5Mo2N 329J2L UNS S31803 SS 2377 　 DZN 1.4462
　 DP8 　 SAF 2205 Uranus 45N AF22
00Cr21Ni7Mo2N 　 UNS S32404 　 Uranus 50 　
00Cr25Ni7Mo3N 　 　 SAF 2507 　 　
00Cr25Ni6Mo2CuN 　 UNS S32550 　 　 　
　 　 Frralium 255 　 　 　
0Cr25Ni5Mo2Cu3 　 CD4MCu 　 　 　
00Cr25Ni7Mo3WCuN DP3 UNS S31260 　 　 　
00Cr26Ni6Ti 　 IN744 　 　 　
00Cr26Ni7Mo2Ti 　 　 　 Z3CN2304 AZ 　
00Cr23Ni4MoN 　 UNS S32304 SAF 2304 UR 35N 　
00Cr25Ni22Mo2N 　 　 2RE69 　 X2CrNiMoN2522
00Cr20Ni25Mo4.5Cu 　 904L 2RK65 　 　
　 　 UNS N08904 SS 2562 UB-6 X2CrNiMoCu25205
0Cr20Ni29Mo3Cu4 　 Carpenter 20 　 　 　
0Cr20Ni30Mo3Cu4Nb 　 Carpenter 20Cb 　 　 　
0Cr27Ni31Mo3Cu 　 UNS N08082 Sanicro 28 　 DIN 1.4563
　 　 　 SS 2504 　 X1NiCrMoCuN31274
00Cr20Ni18Mo6CuN 　 　 254 SMO 　 　
　 　 UNS S31254 SS 2378 　 　
00Cr24Ni22Mo7Mn3CuN 　 UNS S32654 654 SMO 　 　
00Cr25Ni20Mo6CuN 　 　 　 　 X1NiCrMoCuN25206
00Cr17Ni14Si4Nb NAR-SN-1 　 　 　 　
00Cr18Ni20Si6MoCu 　 　 Sandvik SX 　 　
00Cr13Ni4Mo 　 　 　 Z5CND13-04 　
0Cr12Ni5Ti 　 AM363 　 　 　
0Cr13Ni8Mo2Al 　 PH13-8Mo 　 　 　
0Cr13Ni5Cu3Nb 　 15-5 PH 　 　 　
0Cr16Ni6MoCuNb 　 Custom 450 　 　 　
00Cr12Ni10AlTi 　 Unimar CR-1 　 　 　
0Cr17Ti 　 　 　 ZBCT17 X8CrTi17
00Cr17Ti 　 　 　 　 X8CrTi17
1Cr28 　 　 　 　 X8CrMoTi17
介绍几种典型高级不锈钢，以帮助了解它们的基本性能。

1：AL-6XN超级奥氏体不锈钢
一、引言
 AL-6XN是美国Allegheny Ludlum公司生产的低碳、高纯氮系超级奥氏体不锈钢。它对氯离子的点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀有优异的抵抗力，它本身的属性使其在酸或碱性环境下都表现出良好的性能。它主要的应用场合如下所示。
 1、化工储罐和管道；
 2、海洋油气田平台；
 3、海水冷凝器、热交换器和管道；原油管道；
 4、纸浆漂白过程中的洗滤器、桶和压力辊；
5、电站烟气冲刷环境；
6、脱盐设备和泵；
7、核电站给水管道系统；
8、海洋环境下的变压器外壳；
 9、高纯药品生产设备。

化学成分
AL-6XN化学成分
化学元素 含量，Wt.%
 典型的AL-6XN ASTM标准
C 0.02 0.03max
Mn 0.40 2.00max
P 0.020 0.040max
S 0.001 0.030max
Si 0.40 1.00max
Cr 20.5 20.00/22.00
Ni 24.0 23.50/25.50
Mo 6.2 6.00/7.00
N 0.22 0.18/0.25
Cu 0.2 0.75max
Fe 余量 余量
三、材料标准
ASME和ASTM关于AL-6XN材料的标准如下表所示。
产品形式 ASME ASTM
板材和带材 SB688 B688
棒材和丝 SB691 B691
焊管 SB675 B675
焊接管件 SB676 B676
无缝管和管件 SB690 B690
锭 - B472
锻造管法兰及接头 SB462 B462
可锻焊接件 SB366 B366
锻件 SB564 B564
填料金属焊接管 - B804
铸件 - A743/A744

四、耐蚀性能
 重要的设计选择决定经常是依据实验室和现场挂片试验所得的结果，对金属在一定环境下的耐腐蚀性能的预测，要考虑金属本身的特性和环境的因素。
 一般来说，不锈钢的*通常的失效形式是由于氯离子的点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀断裂而造成的局部腐蚀。
 用在海水和烟气系统的不锈钢的一个重要特征就是有良好的耐点蚀和缝隙腐蚀的能力。Al-6XN含有较高水平的Cr、Mo、Ni，其中Mo的含量达到6~7%，使Al-6XN有优异的耐点蚀和缝隙腐蚀的能力。下表是依据ASTM标准对几种合金所进行的耐腐蚀性能测试结果。
合金 成分（Wt.%） PREN1 CCCT2  ℃ CPT3    ℃ CPT4    ℃
 Cr Mo N    
304 18.0 - 0.06 19.8 ＜-2.5 - -
316 16.5 2.1 0.05 24.9 ＜-2.5 15 -
317 18.5 3.1 0.06 30.5 1.7 19 25
904L 20.5 4.5 0.05 36.9 20 40 45
AL-6XN 20.5 6.5 0.22 47.6 43 80 78
1 PREN=Cr+3.3（%Mo）+30（%N） “点蚀当量”
2 基于ASTM G-48B标准（6%FeCl372小时，有缝隙）“临界缝隙腐蚀温度”
3 基于ASTM G-48A标准（6%FeCl372小时）“临界点蚀温度”
4 测试溶液：4%NaCl+1%Fe2（SO4）3+0.001 M HCl  “临界点蚀温度”
 在AL-6XN中Cr是对抗中性和氧化性环境腐蚀的主要元素。Cr、Mo、N增加了Al-6XN的抗点蚀和缝隙腐蚀的能力，Ni,Mo增加了材料对氯离子应力腐蚀和缝隙腐蚀的抵抗能力，也让合金在还原性环境下有良好的耐蚀性能（如稀硫酸）。
 下表是不同腐蚀环境下的腐蚀性能试验结果。
试验环境      （沸腾） 腐蚀速率 mm/a
 316 Al-6XN
 基本试样 焊接试样（自熔） 基本试样 焊接试样（自熔）
20%醋酸 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01
45%蚁酸 0.28 0.26 0.06 0.07
10%草酸 1.02 0.99 0.19 0.23
20%磷酸 0.18 0.16 ＜0.01 ＜0.01
10%氨基磺酸 1.62 1.58 0.24 0.27
10%硫酸 9.44 9.44 1.83 1.94
10%硫酸氢钠 1.06 1.06 0.12 0.17
50%氢氧化钠 3.12 3.45 0.29 0.28
65%硝酸 0.87 0.74 0.66 0.66
1%盐酸 5.33 5.49 5.16 5.16
 
 下表表明了不同合金在化工环境中的腐蚀对比情况。
试验溶液和温度 ℃ 腐蚀速率 mm/a
 304 316 20 alloy C-276 Al-6XN
0.1%盐酸           90     ＜0.01
0.2%盐酸           70 0.46    ＜0.01
60%硫酸           50   0.10  0.12
95%硫酸           30 0.28    ＜0.01
85%磷酸           70  0.06   ＜0.01
10%硝酸           90    0.22 ＜0.01
65%硝酸          116 0.21 0.87 0.23 23.1 0.66
65%硝酸+2%盐酸   50    0.28 0.21
10%硝酸+3%氢氟酸 70 157 64.4 7.64 6.70 2.62
80%醋酸          103 0.13    ＜0.01
50%蚁酸          105  0.46   0.06
 
 实验室模拟了电站烟气冲刷高酸性环境，硫酸、盐酸和氯化盐溶液在试样上的实验结果如下表所示。（试样采用焊接态）
模拟冲刷溶液
H2SO4-7VOL%
HCL-3VOL%
CuCl2-1Wt%
FeCl3-1Wt%
50℃
基材金属 填料金属 重量损失（mg/cm2） 点蚀区域
317L（4.2%Mo） 匹配 26.9 焊缝
317L（4.2%Mo） G合金 22.1 基材、焊缝
317L（4.2%Mo） 625（覆盖电极） 18.6 熔合线、基材
904L G合金 22.5 基材、焊缝
904L 625 23.3 焊缝
AL-6XN 625 2.2 焊缝
 1、点腐蚀
 AL-6XN耐氯离子的点蚀和缝隙腐蚀性能非常优良，在美国，现在已经有超过30000000英尺的薄壁管材应用在海水和盐水工程的换热器上，有的使用已经超过10年，但仍然完好无损，没有发生点蚀和缝隙腐蚀情况。
 下表是依据ASTM G48B标准对四种金属在10%FeCl3溶液中的缝隙腐蚀发生情况所做的试验。
合金 缝隙腐蚀发生温度（℃）
304 ＜-2.5
316 -2.5
AL-6XN 45
Inconel625 45
 当然，缝隙腐蚀发生的温度与很多因素有关，例如：缝隙的几何形状、尺寸；缝隙表面的光洁度等。所以此试验的数据有其典型性和普遍性。
 试验已经证明AL-6XN对纸浆漂白溶液（含有氯离子或氯的氧化离子）有很好的耐蚀性能。对317L不能使用的场合AL-6XN也可以使用，所以AL-6XN还经常用来维修或升级低合金不锈钢设备。
 2、应力腐蚀
 不锈钢材料对抗氯离子的应力腐蚀断裂主要依靠合金中的镍成分。试验表明：合金中的镍含量超过12%时，对氯离子的应力腐蚀就有明显的抵抗力。AL-6XN中的镍含量在24%左右，在沸腾的MgCl2溶液中有良好的耐应力腐蚀性能。同样，当合金中的Mo含量超过3%时，材料对氯离子的应力腐蚀也有良好的抵抗力。AL-6XN中的Mo含量在6%左右，相对来说应该是比较大的Mo含量，同样也增加了它对应力腐蚀的抗性。高含量的Ni和Mo使得AL-6XN对氯离子的应力腐蚀抵抗比304、316、20号合金等要好得多。
 3、冲刷腐蚀
 AL-6XN不象铜基合金，它在高冲刷的环境下不会增加腐蚀率。
 4、晶间腐蚀
 AL-6XN是采用的AOD工艺冶炼制得，在其中添加了N，但是因为它有极低的含碳量，所以它同样有良好的耐晶间腐蚀性能。
 下表是AL-6XN典型的晶间腐蚀试验数据。
试验方法 基本材料 焊接试样
ASTM A262A   （电解刻蚀溶液） 通过 通过
ASTM A262B（G28A） （Fe2（SO4）3-50%H2SO4） 0.39mm/a 0.372mm/a
ASTM A262E        （Cu-CuSO4-16%H2SO4） 没有裂纹                   通过 没有裂纹                   通过
ASTM A262F         （Cu-CuSO4-50%H2SO4） 0.577mm/a 0.599mm/a

五、物理性能
 密度：8.06g/cm3
 熔点范围：1320-1400℃
 导磁率：1.0028（磁强度200）
 热传导系数：20-100℃ 13.7W/m-k
 比热：500J/kg-k
 动态弹性模量
温度 弹性模量
oF ℃ 106psi GPa
75 24 28.3 195
200 93 27.4 189
400 204 26.1 180
600 316 24.8 171
800 427 23.4 161
1000 538 22.1 152
 
 线性热膨胀系数
温度范围 线性热膨胀系数
oF ℃ 10-6/ oF 10-6/ oC
68-212 20-100 8.5 15.3
68-392 20-200 8.6 15.5
68-572 20-300 8.8 15.7
68-752 20-400 8.9 16.0
68-932 20-500 9.1 16.4
68-1112 20-600 9.3 16.7
68-1292 20-700 9.5 17.1
68-1472 20-800 9.8 17.6

六、力学性能
 1、室温下的力学性能
 AL-6XN中N的存在，使它比其他奥氏体不锈钢有更高的强度。同时，它具有稳定的奥氏体结构，甚至在极度变形的情况下也不会转变成马氏体。当然，AL-6XN也有一定的延展性和成形性能。
 下面列举了退火板材的典型的力学性能
 屈服强度：380Mpa
 抗拉强度：760Mpa
 延伸氯  ：45%
 断面收缩率：60%
 硬度：                     RB  90
                            BHN  185
                            R30T  72

2、高温下的拉伸性能
试验温度          （℃） 0.2%屈服强度     （MPa） 抗拉强度         （MPa） 延伸率δ5          （%）
21 365 770 50
93 325 725 45
149 290 670 45
204 270 640 45
260 255 620 45
316 235 605 45
371 230 595 45
427 230 585 45
482 220 580 44
538 215 560 42
 
 3、抗冲击性能
 退火状态下的AL-6XN材料有良好的韧性，尤其是在零度以下还有极好的抗冲击性能。下表是却贝V形槽冲击试样的结果（试样在试验温度下保温1小时）。
试验温度 Ft-1bs J
oF ℃  
68 20 140 190
-200 -129 100 135
-300 -196 85 115
七、制造
 1、冷成形
 对普通奥氏体不锈钢的冷成形加工工艺同样适用于AL-6XN。由于AL-6XN有更高的强度，所以变形加工要有更大的载荷。
 2、热成形
 AL-6XN的热加工温度应该在1000-1260℃之间，在这个温度下，AL-6XN的强度介于普通300系列不锈钢和镍基合金之间，如625和276合金。
 热加工过后，为了获得更好的耐蚀性能，在除垢和酸洗后要进行整体退火和淬火热处理。
 3、机械加工
 和其他奥氏体不锈钢一样，AL-6XN机械加工比较困难，因为其强度和加工硬化倾向比较大，所以，机械加工时要采用大的切削力。机加工速度一般是304不锈钢的2/3。

八、焊接
 在AL-6XN和自身的焊接过程中，为了使焊缝有良好的耐蚀性能，可以选用高一级的焊丝如625、112和276。采用高合金填料的焊缝具有延展性。
 而对于匹配的填料金属和自熔焊一般不采用，因为其焊缝的耐蚀性能无法保障。自熔焊焊缝的耐蚀性能可以通过在1107℃下的退火加快速冷却来改善。为了使焊缝不受腐蚀环境的支配，可以采用普通奥氏体填料金属。
 为了避免产生热裂纹，在焊接和退火前要避免和铜和黄铜接触。
 ※管子和管板的焊接
 AL-6XN的管子和管板的密封焊可以采用自动焊和手工焊接设备。焊接可以采用自熔焊或适宜的耐蚀材料填料金属。管板材料如果是典型316或高级别的合金，焊接可以采用自熔焊。特殊的腐蚀环境可以改变管板材料的选择。焊接试验显示：AL-6XN管子和管板的焊接，其焊缝及热影响区不会因为中间相的产生而导致耐蚀性能有较大的下降。

九、热处理
 AL-6XN应该在1107-1232℃之间退火并快速冷却，相对缓慢的冷却速度会增加中间相的产生，导致材料耐蚀性能下降。材料中N元素的加入在540-1040℃延迟了中间相的产生，但并不能阻止它的产生。
 AL-6XN在空气或氧化性气体中退火会产生富Cr的氧化物。和其它高钼合金一样，对于可能使Mo大量流失的加工工序（如长时间的退火）要避免，如果无法避免将使材料表面很容易产生点蚀。
 一旦富Cr的氧化物形成，则材料表面也会产生贫Cr现象。所以在退火后，贫Cr表面必需以机械方法去处，然后在硝酸和氢氟酸的混合液中酸洗。但是AL-6XN很强的耐蚀性能使它很难酸洗，必需有高的酸浓度，加上高温，长时间浸泡等方法才可以达到酸洗的效果。

十、AL-6XN+增强型新材料
 AL-6XN+是在AL-6XN材料的基础上升级型的材料。它完全符合美国UNS N08367标准，但有更高的Cr、Mo、N合金元素的含量以提高耐蚀性能。下表是AL-6XN和AL-6XN+的成分对比和点蚀当量（PREN）对比情况。
 
 成分对比表
元素 AL-6XN AL-6XN+
C 0.02 0.02
Mn 0.40 0.35
P 0.020 0.020
S <0.001 <0.001
Si 0.40 0.35
Cr 20.5 21.8
Ni 24.0 25.3
Mo 6.2 6.7
N 0.22 0.24
Cu 0.2 0.2
Fe 余量 余量
PREN 47.5 50.0（min）
 
 下表是临界点蚀温度和临界缝隙腐蚀温度的试验对比情况。
 
 腐蚀对比试验
试验方法 试验溶液 试验表面 AL-6XN AL-6XN+
ASTM G48    PracticeB 酸性FeCl3溶液 光滑酸洗表面 CCCT=43℃ CCCT=55℃
ASTM G48    PracticeC 酸性FeCl3溶液 光滑酸洗表面 CPT=75℃ CPT=90℃
ASTM G48    PracticeD 酸性FeCl3溶液 光滑酸洗表面 CCCT=35℃ CCCT=45℃
ASTM G150 1M NaCl 普通表面 ECPT=78℃ ECPT=90℃
CCCT=临界缝隙腐蚀发生温度
CPT=临界点蚀温度
ECPT=电化学临界点蚀温度

力学性能
 由于AL-6XN+的化学成分在UNS N08367标准规定的范围内，所以其力学性能和AL-6XN基本上没有区别。可以参考AL-6XN的力学性能。
  
 
 
2：904L奥氏体不锈钢
一、引言
 904L是一种可用于中高级别腐蚀的奥氏体不锈钢，具有较高含量的Cr和Ni，同时在其中还加入了一定量的Mo和Cu，以增加耐蚀性能。此合金有极低的含碳量，可以在焊接情况下用在多种腐蚀环境下。
 904L高含量的Ni和Mo使合金对氯离子应力腐蚀断裂有良好的抵抗力，虽然不能完全抵抗沸腾的MgCl2溶液的腐蚀，但仍然不失为一种良好的耐蚀材料。904L中的Cr、Mo、Ni使其在很多均匀腐蚀和氯离子点蚀环境下有比典型316和317更好的耐蚀性能。合金中铜的加入让合金在还原性环境如热磷酸、稀硫酸中具有较好的耐蚀性能。
 904L合金在ASTM和ASME标准中都有一致的说明可以参考。其产品形式也很多样，在后面将有详细叙述。

二、化学成分
 下表是ASTM标准对904L的化学成分的规定
 化学成分
元素 典型成分 ASTM标准（N08904）
C 0.015 0.020max
Mn 1.60 2.00max
P 0.035 0.045max
S 0.003 0.035max
Si 0.50 1.00max
Cr 20.50 19.00-23.00
Ni 24.5 23.00-28.00
Mo 4.50 4.00-5.00
Cu 1.50 1.00-2.00
Fe 余量 余量

三、耐蚀性能
 下表是904L和典型316不锈钢的耐蚀性能对比试验情况
 
 
沸腾溶液 腐蚀率（mm/a）
 典型316 904L
20%醋酸 <0.01 0.02
45%蚁酸 0.28 0.20
1%盐酸 >5 0.55
10%草酸 1.02 0.69
20%磷酸 0.18 0.01
10%硫酸氢钠 1.06 0.23
50%氢氧化钠 >2.5 0.24
10%氨基磺酸 1.62 0.23
10%硫酸 >5 2.57
 1、点腐蚀
 904L较高含量的Cr和Mo使它具有比典型316不锈钢更好的耐氯离子点蚀和缝隙腐蚀能力。904L的*终用途一直被认为是海水换热器的管板和纸浆和造纸工业漂白系统的设备，因为在这样有氯离子的高腐蚀环境下，904L比典型316有更强的耐蚀性能。但是，在充气的海水环境下，904L并不能完全胜任。
 下表列举了几种合金在ASTM G48标准下的试验情况。在此试验中，首先观察到有缝隙腐蚀情况发生的温度称为缝隙腐蚀发生温度，这也是衡量材料耐蚀性能的参数。
 缝隙腐蚀发生温度试验结果
合金 缝隙腐蚀发生温度（℃）
典型315 -3
典型317 2
904L 18
AL-6XN 45
Inconel625 45
AL-29-4C 52
ASTM G-48标准=6%FeCl3溶液
 2、氯离子应力腐蚀断裂
 对抗氯离子应力腐蚀断裂的主要合金元素是Ni，具有25%Ni含量的904L比典型304不锈钢在这方面有明显的优势。
 904L的耐蚀性能还得宜于其4.5%Mo的含量，但是904L并不能耐实验室中沸腾MgCl2溶液的腐蚀，具体对比试验结果如下表所示。
 氯离子应力腐蚀试验结果
U形弯曲试样-测试时间1000小时
沸腾溶液 典型316 904L 20号合金
42%MgCl2 失败 失败 失败
33%LiCl 失败 通过 通过
26%NaCl 失败 通过 通过
 3、电偶腐蚀
 904L和相对耐蚀性能较差的金属同时存在于导电的溶液中时，有可能产生电偶腐蚀，事实上，904L可以被视作贵金属，即使被用作管板并和更好的耐蚀合金管材配套使用时，904L同样有足够的耐蚀性能抵抗电偶腐蚀。
 4、晶间腐蚀
 904L很低的含碳量使它即使以焊接状态使用也不容易产生晶间腐蚀。ASTM标准的A708或A262的Practice E晶间腐蚀试验方法很适合904L。下表是试验结果。
 晶间腐蚀试验
晶间腐蚀试验方法 腐蚀率（mm/a）
 典型315 904L
Cu-CuSO4-16%H2SO4       （ASTM A262 Practice E）       弯曲试样 没有开裂 没有开裂
Fe2（SO4）3-H2SO4              （ASTM A262 Practice B） 0.90 0.36
65%HNO3                      （ASTM A262 Practice C） 0.87 0.39

四、物理性能
 密度：7.95g/cm3
 平均热膨胀系数：15.3×10-6/℃  （20-100℃）
                  16.5×10-6/℃  （20-400℃）
 18.2×10-6/℃  （20-800℃）
 热传导率：  20℃   11.5W/m-k
             100℃  12.9 W/m-k
             200℃  15.2 W/m-k
 磁导率：<1.02
 弹性模量：190Gpa
 904L的热传导率属于典型的高合金奥氏体不锈钢的性能，由于合金中Ni成分较高，所以没有铁素体相的形成，同时，即使在强烈冷变形的情况下导磁率也很低。

五、力学性能
 1、材料标准
产品形式 ASTM标准 ASME标准
板、带 B625 SB625
焊管 B673 SB673
焊接管件 B674 SB674
无缝管 B677 SB677
棒、丝 B649 SB649
 2、固溶处理材料典型力学性能
项目 典型数据 ASTM和ASME要求
屈服强度 270Gpa 220 Gpa min
抗拉强度 605Gpa 490Gpa min
延伸率δ5（%） 50 36 min
断面收缩率（%） 55 －－
硬度     布氏硬度
         洛氏硬度 150
79 
70-90*
*此硬度值仅供参考
   ASME锅炉和压力容器标准的第Ⅷ部分对904L的许用应力作了如下表的规定，材料标准是UNS N08904，对于焊接管及管件，焊缝系数取0.85。

 
 
 
 许用应力
材料温度（℃） 许用应力（MPa）
38 123
93 115
149 104
204 95
260 88
316 83
371 79
 3、抗冲击性能
 退火的904L显示出典型的奥氏体不锈钢的性能，即使在零度以下也有良好的韧性。
 4、成形性能
 904L可以象标准的奥氏体不锈钢一样加工成形，但由于其强度比典型的304和316要稍高一些，所以需要更高的成形载荷。
 5、焊接
 904L焊接时，为了保证焊缝的耐蚀性能，填料金属建议使用与之匹配的金属或高级别的合金材料。高等级焊接填料金属主要应用在耐冲刷腐蚀的元件制造。对于高合金填料金属可以使焊缝具有延展性。
 对904L有适度腐蚀的环境，匹配的填料金属就可以胜任。
 6、热处理
 904L要在1050-1090℃之间退火（固溶处理）并快速冷却。
 
  
 
 
3：33奥氏体不锈钢
一、引言
 33号合金是一种高Cr奥氏体不锈钢。它对强氧化性环境有突出的耐蚀性能，如浓硫酸环境。尽管33合金含Mo量较低，但是对卤化物的局部腐蚀同样有优异的耐蚀性能。合金中N元素使材料有良好的延展性。
 33号合金有以下几点性质：
 1、对强氧化性环境的突出耐蚀性能；
 2、卤化物溶液中良好的耐局部腐蚀性能；
 3、对硝酸和氢氟酸混酸的良好耐蚀性能；
 4、对烧碱有良好的耐蚀性能；
 5、高强度和韧性；
 6、加工成形容易；
 7、良好的焊接性能；
 8、良好的冶金稳定性能；
 9、已被证明在压力容器上可以使用于-196-450℃之间。

二、化学成分
 33号合金的化学成分如下表所示。
 化学成分（Wt%）
 Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo N P S
min 30.0 31.0 余量    0.3 0.5 0.35  
max 33.0 35.0  0.015 2.0 0.5 1.2 2.0 0.6 0.020 0.010

三、耐蚀性能及应用
 33号合金的开发主要面对的是强氧化性环境，其Cr含量高达33%，对其耐氧化性环境的腐蚀有重要的意义。同时，少量的Mo的加入改善了合金在磷酸中的耐蚀性能，而铜的加入则使合金在硫酸环境中加速钝化，提高耐蚀性能。
 33号合金除了在硝酸-氢氟酸混酸环境中有良好的耐蚀性能外，对碱性介质也同样具有抵抗力。
 33号合金对氯离子点蚀、缝隙腐蚀和氯离子应力腐蚀断裂也有优异的耐蚀性能。
 33号合金对使用环境和本身工作表面情况有一定的敏感性。
 下表是几种合金在6%FeCl3溶液中临界点蚀温度的试验情况（24小时）。
 临界点蚀温度对比试验情况
合金 临界点蚀温度（℃）
904L 45
28 60
926 70
31 88
33 88
   下表是33号合金和其它几种合金在硝酸-氢氟酸混酸溶液中以两种不同温度对比试验情况。
耐蚀性能对比试验
合金 20%硝酸 20%硝酸
 +3%氢氟酸 +5%氢氟酸 +7%氢氟酸 +3%氢氟酸 +5%氢氟酸 +7%氢氟酸
 试验温度25℃ 试验温度50℃
316 3.7mm/a 6.8 mm/a 6.3 mm/a 19.0* mm/a 27.0* mm/a 37.0* mm/a
28 0.03 mm/a 0.04 mm/a 0.07 mm/a 0.20 mm/a 0.32 mm/a 0.45 mm/a
33 0.01 mm/a 0.01 mm/a 0.02 mm/a 0.09 mm/a 0.12 mm/a 0.19 mm/a
试验时间3×7天            *试验时间7天
   下表是33号合金在不同介质、不同温度和浓度的情况下的腐蚀试验数据。
33号合金腐蚀试验数据
介质 温度（℃） 试验时间（天） 腐蚀率（mm/a）
H2SO4-98% 100 7 0.04
 150 7 0.08
 200 7 0.04
H3PO4-85% 100 1 0.20
 100 7 0.08
 154 1 1.07
NaOH 25% 75 28 ＜0.01
  104（沸腾）  ＜0.01
 50% 75  ＜0.01
  100  ＜0.01
  146（沸腾）  ＜0.01
 33号合金主要应用场合如下：
 1、硫酸生产设备；
 2、硫酸热回收或硫酸分配系统；
 3、硝酸-氢氟酸酸洗设备；
 4、海水系统；
 5、海水或咸水换热中的板式和管式换热器；
 6、纸浆漂白系统设备。

四、物理性能
 密度：7.9g/cm3
 熔点范围：1330-1370℃
 磁导率：（20℃） ≤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 室温到T的热膨胀系数
10-6/k
0     
20 ≈500 13.4 ≈104 195 
100  14.6 107 185 15.3
200  16.0 109 176 15.7
300  17.5 112 170 16.1
400  19.0 114 163 16.4
500  20.4 116 159 16.7

五、力学性能
 下列二表是33号合金的不同产品形式的力学性能
产品形式 0.2%屈服强度（MPa） 1.0%屈服强度（MPa） 抗拉强度  （MPa） 延伸率δ5  （%） 布氏硬度   HB
带材（薄板） 500 550 900 35 -
其它 380 420 720 40 Max 240

产品 形式 {温度℃}0.2%屈服强度（MPa） {温度℃}1.0%屈服强度（MPa）
 100 200 300 400 500 100 200 300 400 500
所有 320 270 240 220 210 350 300 270 250 240
  
 ISO V形槽冲击强度（依据德国国家标准DIN EN 10045-1，室温状态）。
板材：≥188J/cm2
棒材、锻件：≥150J/cm2
 下表是33号合金在不同温度下的许用应力（依据ASME标准2227规范）。
温度 许用应力
℃ oF MPa Ksi
38 100  27.3
93 200  27.3
100 212 188 
149 300  25.7
200 392 170 
204 400  24.5
260 500  23.5
300 572 157 
316 600  22.8
371 700  22.1
400 752 150 
427 800  21.5

六、晶体结构
 33号合金的晶体结构是面心立方晶格结构，大约0.4%含量的N和31%的Cr使奥氏体结构稳定，不易产生中间相。

七、制造和热处理
 33号合金是一种可锻合金，可以轻松地用常规加工工艺进行制造，但在热处理之前和热处理过程中必须保证其表面不可有污染物。热处理过程中如果有硫、磷、铅和其它低熔点金属，标记笔痕迹，油脂等都可能使合金破坏。
 热处理炉的炉气含硫量要尽可能的低，在0.1Wt%以下，炉气应该显中性或轻微的氧化性，不可以在氧化性到还原性之间波动。不可让炉火直接冲击合金表面。
 1、热加工
 33号合金可以在1000-1200℃之间进行热加工，冷却要以水急冷或以*快的其他方法冷却。热加工之前的加热要让加热炉温度首先升高到约1200℃左右，然后把合金放入炉中。
 2、冷加工
 冷加工的33号合金必须经过固溶处理，而且33号合金有比其它奥氏体不锈钢更高的加工硬化率，因此，成形设备要作相应的调整。
 冷加工在进行的过程中，工序间的退火热处理是必要的。
 冷加工变形量超过15%时，推荐做固溶热处理。
 3、热处理
 33号合金固溶热处理温度应该在1100-1150℃之间，在1120℃时。退火后的冷却3mm厚以上的材料采用水急冷，3mm以下的材料用快速空冷。在任何热操作过程中，首先要考虑材料表面的清洁。
 4、除垢
 33号合金焊缝附近的污点和其它奥氏体不锈钢相似，在硝酸和氢氟酸溶液中酸洗前，可以用金属刷或细砂轮打磨掉。
 5、机加工
 33号合金应该以固溶热处理状态进行机加工，其具有较高的表面硬化率，所以在机加工时，加工速度要比低合金奥氏体不锈钢低，而且刀具要处于连续运转状态，为了避开表面硬度较高的硬化层，进刀量要大。

八、焊接
 1、加工场地
 33号合金的加工场地应该是独立的区域，和碳钢加工场地分开，并且保持清洁，避免气流吹入。
 2、着装
 要穿着干净的皮革手套和工作衣物。
 3、加工工具
 33号合金的加工工具应该是专用不锈钢加工工具。刷子应该由不锈的材料制作。制造和加工工具，象剪板机、卷板机等在加工时工作台上要垫上毛毡、纸板、塑料等，让合金和铁污染物分开，以免导致腐蚀。
 4、清理
 33号合金焊接前坡口附近要双面清理，焊丝、电极等要用丙酮清洗。不要使用其它清理物。
 5、焊接坡口准备
 33号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
 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（2.0mm±0.5），坡口角度要在70°左右，主要因为33号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。
 7、引弧
 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
 33号合金是可以焊接的，不过在焊接前要清理污垢、油脂、标记物等。
 依据当前的条件状况，33号合金应该以GTAW方法焊接，用匹配的填料金属。以GTAW方法焊接时，氩气中可以含有氢5%。
 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120℃。有一点很重要的要说明的是，由于33号合金含N量相对较高，所以要采用较薄的焊道（少进料，多焊道技术），让液态的金属有机会排尽气体，避免气孔的形成。一层焊完时，焊道上的残留物要以铣削的方法除去，不可以用砂轮打磨。
 一般的焊接参数如下表所示。
 
 
 33号合金焊接参数
板厚 焊接方法 填料金属直径 焊脚参数 中间层和*后焊接参数 焊接速度 保护气流量 热输入量
mm  mm A V A V cm/min l/min kJ/cm
2.0 手工GTAW 2.0 70 9   15 8 Max3.5
6.0 手工GTAW 2.0-2.4 90 10 120 11 15 8 Max6.5
12.0 手工GTAW 2.4 100 10 140 14 15 8 Max6.5
 
 上表没有考虑热损失。在GTAW操作过程中，为了防止不纯的氧化物的产生，要确保保护气体的纯度在99.99%以上。这张表可以做焊接参考使用。
 一般焊接后迅速用不锈钢刷子把焊缝上的氧化层刷去，可以的到希望的表面质量。
 
 附：焊接热输入量计算方法
     焊接热输入量可以用下式计算。

4：926超级奥氏体不锈钢
一、引言
 926合金是一种高性能超级奥氏体不锈钢，它是在904L合金的基础上通过增加Mo和N的含量，而形成的一种新型合金。926合金显著地提高了合金的机械和耐腐蚀性能。同904L相比，926合金具有极高的抗卤素介质局部腐蚀能力和更高的机械性能。
 926合金有如下性质：
 1、对卤素环境下的点蚀和缝隙腐蚀优良的抵抗力；
 2、能抵御氯离子引起的应力腐蚀开裂；
 3、在多种氧化和还原性介质中有良好的耐均匀腐蚀的能力；
 4、比904L有更高的机械性能；
 5、比含镍量为18%的同类不锈钢具有更高的合金组织稳定性；
 6、获准按VDTüV和ASME标准制造工作温度在-196~400℃的压力容器。

二、化学成分
 926合金的化学成分如下表所示。
   成分  含量 Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo P S N
Min 24.0 20.0 余量    0.5 6.0   0.15
Max 26.0 21.0  0.020 1.0 0.5 1.5 7.0 0.030 0.010 0.25
 
三、耐蚀性能及应用
 926合金是一种基本成分同904L相近的奥氏体不锈钢，但其含氮量和含钼量分别提高到0.2%和6.5%。提高N和Mo的含量是为了增强合金在卤素介质中抗点                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               蚀和缝隙腐蚀的能力。下表是几种合金在6%FeCl3溶液中按ASTM G-48C标准所做的临界点蚀温度试验情况。
 另外，Ni和N的高含量又保证了合金组织的高稳定性，因此减少了在热加工及焊接过程中中间相析出的倾向，而其它Ni和N含量较低的合金则不然。
 25%的高Ni含量，再加上合金本身具有优良的抗局部腐蚀性能，使926合金具有极高的抗氯离子应力腐蚀开裂的能力。
 926合金具有优良的抗众多介质腐蚀的能力，甚至在高温高浓度的情况下，这些腐蚀介质包括：硫酸、磷酸、酸性气体、海水、盐类和有机酸。
 临界点蚀温度试验情况（ASTM G-48C）
合金 临界点蚀温度（℃）
316 15
825 29
318LN 36
317LN 39
904L 50
926 73
31 85
 
 926合金的主要应用如下所示
 1、消防系统、海水过滤系统及设备、海洋工业液压管道系统；
 2、纸浆生产中的漂白系统；
 3、海洋工业中的柔性管道系统；
 4、酸气生产中的管件、接头等元件；
 5、烟气脱硫系统元件；
 6、磷酸生产中的蒸发器、换热器、过滤和混合装置；
 7、硫酸分布器和冷凝器；
 8、盐生产中的浓缩和结晶设备；
 9、使用污水作为冷凝水的电站的冷凝器和管道系统；
 10、腐蚀性化学品的运输容器；
 11、以酸性氯化物作为催化剂的有机衍生物的生产；
 12、反渗透法海水脱盐工厂设备。

四、物理性能
 密度：8.1g/cm3
 熔点范围：1320-1390℃
 磁导率：（20℃） ≤1.01
 926合金具体物理性能可以参照下表。
 
 
 926合金在高温下的物理性能
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→T的热膨胀系数      10 -6 /K
20 415 12.0 96 193 
100 435 12.9 99 186 15.5
200 470 14.4 104 179 16.2
300 495 16.5 108 173 16.4
400 510 18.5 112 168 16.6
500 520 20.1 115 163 16.7
600 525 21.6 117  17.1
 
五、力学性能
 下表是固溶处理状态926合金在室温下的*小力学性能表。
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  （%）
板材 50 300 340 650 40
带才（薄板） 5 400 450 780 40
棒     d 300 300 340 650 
锻件   s 160    35
 下表是高温下的屈服强度
 0.2%屈服强度
温度   ℃ 100 200 300 400 500 550
MPa 230 190 170 150 120 105
温度    °F 200 400 600 800 900 1000
Ksi 33.5 27.4 24.5 23.0 18.1 16.7
 1.0%屈服强度
温度   ℃ 100 200 300 400 500 550
MPa 270 225 205 190 150 135
温度    °F 200 400 600 800 900 1000
Ksi 39.3 33.3 28.9 27.3 23.2 21.0
ISO V型槽冲击强度
 平均纵向和横向冲击功：≥150J/cm2
许用应力值可以参照下表。
许用应力
温度 许用应力值
℃ °F MPa ksi
  ① ①②  ②
 100   23.5 23.5
 200   23.5 23.5
100  160 162  
 300   21.3 22.9
200  138 151  
 400   19.9 21.8
 500   18.7 20.8
300  125 139  
 600   17.9 20.0
 650   17.7 19.6
 700   17.6 19.3
400 750 121 132 17.5 19.2
①=内插法确定值
②=有条件的应力值
此实验依据德国容器规范2120。

六、晶体结构
 926合金的晶体结构是面心立方晶体结构。

七、制造和热处理
 926合金可以轻松地用常规加工工艺进行制造，不过由于其强度相对较大，对机械设备有一定的要求；同是此合金也有良好的焊接性能，可以以常规焊接工艺执行焊接。
 1、加热
 让926合金加热前和加热过程中远离污染物是非常重要的。
 在含有诸如S、P、Pb和其它低熔点金属的环境下加热合金会使合金变脆。污染物的来源主要有：标记笔的痕迹、温度指示漆、粉笔、润滑油脂和加热炉燃料。燃料必须有较低的含硫量；例如，天然气和液化石油气的硫质量含量0.1%，煤气的含硫量0.25%,燃油的含硫量要低于0.5%。
 电炉加热是比较好的选择，因为电炉可以精确地控制温度，并且和污染物隔离。如果采用燃料加热，不可以让火焰直接冲击合金材料。
 2、热加工
 926合金可以在900-1200℃之间进行热加工。则加热时要把加热炉温度首先升高到1200℃，然后把材料放入加热。热加工过后的冷却应该以水急冷或以其它*快的方法冷却。
 3、冷加工
 冷加工的926合金应该是固溶处理状态的。和其它奥氏体Cr-Ni不锈钢一样，926合金有较快的加工硬化率，所以对成形设备有一定的要求。
 冷加工过程中有必要进行工序间的退火处理。
 变形量超过15%的工件使用前要进行固溶热处理。
 4、热处理
 固溶热处理的温度一般在1150-1200℃之间，在1170℃时进行固溶处理。热处理后如果材料的厚度超过1.5mm，建议采用水冷方式冷却；如果厚度在1.5mm以下，可以采用快速空冷。
 需要提醒的是：任何加热操作，材料和加热环境必须干净。
 5、除垢
 926合金表面的氧化物比其它奥氏体不锈钢附着力大的多，可以采用机械或化学的方法加以清除。机械方法清除时应避免产生金属污染物和较大的变形，一般采用钢丝刷和细砂轮来清理。
 
八、焊接
 焊接高合金特种不锈钢时，应该遵守下面的操作规程：
 1、工作场地
 926合金的焊接场地应该是独立的，和碳钢加工场地分开，同时不可以有气流扰动。
 2、着装
 焊接着装应该采用皮革手套和工作服。
 3、加工工具和机械
 工具要采用不锈钢专用工具，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926合金表面在加工过程中被压入污染物，导致*终的腐蚀。
 4、清理
 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
 926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
 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926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。
 7、引弧
 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
 926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120℃。一般采用较薄的焊道焊接工艺。
 下表是各种焊接方法使用的能量输入值。
 单位长度焊接能量输入值
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TIG/GTAW Max6 水下弧焊 Max10
等离子弧焊 Max10 SMAW Max7
 下表是926合金焊接参数
 焊接参数
板厚
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    
    A V A V    
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  
4.0 等离子  弧焊 1.2 0.5 165 25   25 301 3.0 3.2
6.0 等离子  弧焊 1.2 0.5 190-200 25   25 301 3.5 3.2
8.0 MIG/MAG2 1.0 ~8 GTAW  130-140 23-27 24-30 18-201 参照填料金属生产商说明
10.0 MIG/MAG2 1.2 ~5 GTAW  130-150 23-27 20-26 18-201 
12.0 水下弧焊 1.63   240-280 28 45-55  
20.0 水下弧焊 1.63   240-280 28 45-55  
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、2、3的说明如下
 
 1=纯氩气或氩气+3%氢气；
 2=建议使用氦气保护焊接；
 3=Nicrofer S 6020焊丝。
 此表仅供参考。
 一般焊接后应该立即用不锈钢丝刷刷去氧化部分。
 
  

5：AL 29-4C超级铁素体不锈钢
   铁素体不锈钢应用相对较少，在此不做详细介绍，只把相关重点介绍一下。
合金商业牌号 UNS牌号 合金主要特性和用途 产品形式和相应的ASTM标准 化学成分                            wt% 抗拉强度     σb  MPa 屈服强度     σ0.2  MPa 抗拉强度     δ  % 供货状态
       硬度
AL 29-4C
UNS S44735  该合金是美国Allegheny公司的产品。属高级超级铁素体不锈钢，具有广泛的抗氯化物点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀能力，在氧化性环境、中度的还原性环境中具有较好的耐均匀腐蚀的能力，合金成本低。
  Allegheny生产的AL 29-4C管材在发电厂的冷凝器和热交换器中、在盐水冷却装置中使用已经超过2000英里。
  主要用途：发电厂的冷凝器、换热器；化学处理设备，如盐水冷却、处理塔衬套；石油提炼设备，如脱盐装置、氨分离装置、塔顶分馏物冷凝器；CO2预冷却器；家用加热设备等。
     板材、薄板和带材
A176
板材、薄板和带材
A240
普通无缝管和焊接管
（tubing）:A268
机械加工管（tubing）:]
A511 元素 ASTM标准 典型成分 ASTM标准（带材） 退火
   C ≤0.030 0.02 ≥550 ≥415 ≥18 
   Mn ≤1.00 0.30 ASTM标准（管材） 
   P ≤0.040 0.03 ≥515 ≥415 ≥18 
   S ≤0.030 0.01 典型力学性能（带材） 
   Si ≤1.00 0.35 620 500 22 
   Cr 28.0-30.0 29.00 典型力学性能（管材） 
   Ni ≤1.00 0.30 620 515 25 
   Mo 3.60-4.20 3.80 比重 
   N ≤0.045 0.02 7.66g/cm3 
   Ti  0.30  
   Nb  0.30  
   Nb+Ti 0.20-1.00   
   Co  0.03  
   Fe 余量 余量  

6、AL 29-4-2超级铁素体不锈钢
合金商业牌号 UNS牌号 合金主要特性和用途 产品形式和相应的ASTM标准 化学成分                            wt% 抗拉强度     σb  MPa 屈服强度     σ0.2  MPa 抗拉强度     δ  % 供货状态
       硬度
AL 29-4-2
UNS S44800   高纯度超级铁素体不锈钢。合金成分是在AL 29-4C的基础上综合众多腐蚀问题而设计。不仅具有良好的抗氯化物点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂的能力，而且显著地许多苛刻外界条件下的均匀性腐蚀，如海水、盐水、稀硫酸、硝酸、烧碱、有机酸等；同时合金具有较好的塑性、韧性和加工特性。由于合金具有良好性价比，因此在许多苛刻的环境中替代昂贵的钛合金、高镍和镍基合金。
  主要用途：蒸汽、海水、酸、碱、盐等化工处理设备；环境处理设备；食品、发电、炼油等工程设备。
     板材、薄板和带材
A176
板材、薄板和带材
A240
普通无缝管和焊接管
（tubing）:A268
棒材和型材:A276
锻造用坯和棒材：
A314
棒材和型材：A479
无缝管和焊接管：
A731

 元素 ASTM标准 典型成分 ASTM标准（板材） 退火
   C ≤0.010 0.003 ≥550 ≥415 ≥20 Rc≤20
   Mn ≤0.30 0.05 ASTM标准（管材） 退火
   P ≤0.025 0.02 ≥550 ≥415 ≥20 RB≤100
   S ≤0.020 0.01 典型力学性能（板材） 退火
   Si ≤0.20 0.10 655 515 25 RB92
   Cr 28.0-30.0 29.00 典型力学性能（管材） 退火
   Ni ≤2.0-2.5 2.10 690 550 25 RB95
   Mo 3.5-4.2 4.00 比重 
   Cu ≤0.15 0.06 7.70g/cm3 
   N ≤0.020 0.015  
   C+N ≤0.025 0.018  
   Fe 余量 余量  
     

七、E-BRITE26-1高纯铁素体不锈钢
合金商业牌号 UNS牌号 合金主要特性和用途 产品形式和相应的ASTM标准 化学成分                            wt% 抗拉强度     σb  MPa 屈服强度     σ0.2  MPa 抗拉强度     δ  % 供货状态
       硬度
E-BRITE26-1
UNS S448627   高纯度铁素体不锈钢。具有优秀的抗应力腐蚀性能，抗点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀的性能优于传统的铁素体和奥氏体不锈钢，而且具有成本低的优势。合金具有良好的塑性和加工特性。
  主要用途：化工厂与化学处理设备；碱液蒸发设备；食品加工设备；耐高温、抗氧化和硫化环境；炼油厂有关设备。 板材、薄板和带材
A176
板材、薄板和带材
A240
普通无缝管和焊接管
（tubing）:A268
棒材和型材:A276
锻造用坯和棒材：
A314
棒材和型材：A479
无缝管和焊接管：
A731

 元素 ASTM标准 典型成分 ASTM标准（板材） 退火
   C ≤0.010 0.002 ≥450 ≥275 ≥22 RB≤90
   Mn ≤0.40 0.05 ASTM标准（管材） 退火
   P ≤0.02 0.01 ≥450 ≥275 ≥20 RB≤90
   S ≤0.02 0.01 典型力学性能（板材） 退火
   Si ≤0.40 0.20 485 345 30 Rb83
   Cr 25.0-27.5 26.0 典型力学性能（管材） 退火
   Ni ≤0.50 0.15 515 415 25 RB88
   Mo 0.75-1.5 1.0 比重 
   Cu ≤0.20 0.02 7.66g/cm3 
   N ≤0.015 0.010  
   Nb ≤0.05-0.20 0.10  
   Fe 余量 余量  
     

※双相不锈钢（Duplex stainless steel）※
 双相不锈钢是一种铁素体相和奥氏体相共存的不锈钢，同时也是集优良的耐蚀性能、高强度和易于加工制造等诸多优异性能于一身的钢种。
 双相不锈钢已经有60多年的历史，世界上批双相不锈钢于1930年在瑞典生产出来并用于亚硫酸盐造纸工业。
 1968年不锈钢精炼工艺——氩氧脱碳工艺（AOD）的发明，使一系列新的不锈钢的产生成为可能。AOD工艺带来的诸多进步就是合金元素N的添加。双相不锈钢添加N元素可以使焊接状态下热影响区的韧性和耐蚀性能接近于基体金属的性能，还可以降低有害金属间相的形成速率。
 双相不锈钢同奥氏体不锈钢一样，是一种按腐蚀性能排序的钢种，腐蚀性能取决于它们的合金成分。双相不锈钢一直在不断发展，现代的双相不锈钢可以分为四种类型：
 1、不含Mo的低级双相不锈钢2304；
 2、标准双相不锈钢2205，占双相钢总量的80%以上；
 3、25%Cr的双相不锈钢，典型代表合金255，可归为超级双相不锈钢；
 4、超级双相不锈钢，含25-26%Cr,与255合金相比Mo和N的含量增加。典型代表钢种2507。
 双相不锈钢中的合金元素主要是Cr、Mo、N、Ni，它们在双相钢中的作用如下：
 1、Cr
 钢中*少含有10.5%的Cr才能形成保护钢不受大气腐蚀的稳定的钝化膜。不锈钢的耐蚀性能随Cr的含量提高而增强。Cr是铁素体元素，它可以使具有体心立方晶格的铁组织稳定，也可以提高钢在高温下的抗氧化能力。
 2、Mo
 Mo与Cr协同作用能提高不锈钢的抗氯化物腐蚀的能力。Mo在氯化物环境下的抗点蚀和缝隙腐蚀的能力是Cr的3倍（参见CPT公式）。Mo是铁素体形成元素，同样能促进形成金属间相。因此，通常奥氏体不锈钢中Mo含量小于7.5%，双相钢中小于4%。
 3、N
 N元素可增加奥氏体和双相不锈钢的抗点蚀和缝隙腐蚀的能力，并可以显著地提高钢的强度，它是固溶强化*有效的一个元素。在提高钢强度的同时，N元素还可以增加奥氏体不锈钢和双相不锈钢的韧性，延缓金属间相的形成，使双相不锈钢有足够的时间进行加工和制造，还可以抵消因高Cr、Mo所带来的易于形成σ相的倾向，
 N是强烈的奥氏体元素，在奥氏体不锈钢中能部分取代Ni。双相不锈钢中一般加入几乎接近溶解度极限的N和用以调整达到相平衡的Ni。铁素体元素Cr和Ni与奥氏体形成元素Ni和N需要达到平衡，才能获得期望的双相组织。
 4、Ni
 Ni是稳定奥氏体组织的元素。铁基合金中添加Ni可促使不锈钢从体心立方晶体结构（铁素体）转化为面心立方晶体结构（奥氏体）。
 Ni可以延缓金属间相的形成，但效果远不如N有效。

下面介绍两种双相不锈钢，帮助了解其性能。
1：2205标准双相不锈钢
一、引言
 2205是一种加N双相不锈钢。N的加入明显地改善了2205的耐腐蚀性能，尤其是焊接的情况。早期的双相不锈钢可以耐中等强度的均匀腐蚀和氯应力腐蚀断裂，但是在焊接情况下使用时，其性能就会大大下降。为了改善这种情况，N元素就加入了2205双相不锈钢，这样不仅使耐腐蚀性能上升，而且焊接使用情况也很良好。ASTM标准对2205双相钢的含N量要求是0.08-0.2%，Cr、Mo、Ni的含量也有要求，所以2205双相钢的点蚀当量PREN值达到了35.8，进一步提高了耐蚀性能。
 当有恰当的热处理时，2205中22%的Cr和3.5%的Ni、3%的Mo、0.16%的N就会产生包括奥氏体相和铁素体相平衡的显微组织结构，这种结构和化学成分让2205不锈钢有比316和317不锈钢更好和更广泛的耐蚀性能，同时还有比普通奥氏体不锈钢两倍还高的屈服强度。
 2205是使用*广泛的双相不锈钢材料，在出厂前的所有2205不锈钢都要金相检验，以防止加工过程中产生σ相。2205*常见的应用形式是焊管和管件，在有较强的均匀腐蚀和应力腐蚀的情况下，板材应用也很广泛。

二、化学成分和产品标准
 2205双相钢的化学成分如下表所示。
 化学成分
元素 典型成分 ASTM标准
C 0.02 0.030max
Mn 0.07 2.0 max
P 0.025 0.030 max
S 0.001 0.020 max
Si 0.40 1.0 max
Cr 22.4 21.0-23.0
Ni 5.8 4.5-6.5
Mo 3.3 2.5-3.5
N 0.16 0.08-0.20
Fe 余量 余量

2205材料的ASTM和ASME标准如下表所示
产品形式 ASTM标准 ASME标准
棒 A276 －－
 A479 
板、带 A240 SA240
管（焊管和无缝管） A790 SA790
管件（焊接管件和无缝管件） A789 SA789

三、耐蚀性能
 1、氯化物应力腐蚀断裂
 不含镍的铁素体钢对氯化物的应力腐蚀断裂有天生的免疫力，即使在苛刻的42%的MgCl2溶液中也是如此，从另一方面来说，含镍的奥氏体不锈钢则很容易受到氯离子应力腐蚀断裂的影响。奥氏体和铁素体不锈钢对氯离子的应力腐蚀断裂的抵抗取决于合金中镍的含量。
 从某种意义上说，双相合金是奥氏体相和铁素体相的合成，但在双相合金中的成分都会倾向于某一相。例如，铁素体相中的Ni要比奥氏体相中的Ni含量少的多，因此，双相合金对氯离子的应力腐蚀断裂的抵抗性要比传统300系列不锈钢好的多。
 下表是是304和2205在几种沸腾溶液中的腐蚀性能试验结果。
 应力腐蚀断裂试验情况
合金 沸腾42%MgCl2 沸腾33%LiCl 沸腾26%NaCl
304L（8%Ni） 失败（20h） 失败（96h） 失败（850h）
439（铁素体型） 通过（2000h） 通过（2000h） 通过（1000h）
2205 失败（89h） 通过（1000h） 通过（1000h）
2205（焊接） 失败（89h） 通过（1000h） 通过（1000h）
 2、点蚀和缝隙腐蚀
 对氯离子的点蚀和缝隙腐蚀的评定可以使用ASTM标准G-48试验方法（10%FeCl3-6H2O），并且逐渐提高温度直到发现缝隙腐蚀发生为止。则首先发现缝隙腐蚀发生的温度称为临界缝隙腐蚀温度，可以用来衡量材料耐缝隙腐蚀的能力，但在氯化溶液中不必要标明合金的限制使用温度。
 下表是退火2205钢板材和316L、317L等合金的缝隙腐蚀温度试验对比情况。
 10%FeCl3溶液中的缝隙腐蚀数据
合金 缝隙腐蚀发生温度（℃）
典型316 -3
典型317 2
2205 20
E-BRITE26-1 24
AL-6XN 45
Inconel625 45
AL 29-4C 52
 3、均匀腐蚀
 2205对稀的还原性酸和高浓度的氧化性酸有抵抗性，对低浓度的有机酸也有抵抗性，但在高温高浓度下要小心使用。下表是316和2205普通状态和焊接状态的腐蚀试验对比情况。
 腐蚀对比试验数据
试验溶液（沸腾） 腐蚀率（mm/a）
 典型316L 2205
 基材 焊接材料 基材 焊接材料
20%醋酸 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01
45蚁酸 0.60 0.53 0.01 0.01
1%盐酸 0.02 1.61 0.02 0.02
65%硝酸 0.56 0.46 0.52 0.49
10%草酸 1.22 1.13 0.20 0.13
20%磷酸 0.02 0.03 0.02 0.03
10%硫酸氢钠 1.82 1.43 0.65 0.51
50%氢氧化钠 1.97 2.17 0.61 0.57
10%氨基磺酸 3.15 3.03 0.56 0.44
10%硫酸 16.1 16.7 5.23 5.08
硫酸铁+50%硫酸（A262B） 0.66 0.59 0.51 0.45
 4、2205焊接状态抗晶间腐蚀试验可以按ASTM A262E执行（16%H2SO4+CuSO4溶液）
 
四、物理性能
 密度：7.88g/cm3
 比热：420J/kg-k
 热传导系数：（20-100℃）  19w/m-k
 热膨胀系数：（20-100℃）  13.7×10 -6 /℃
 平均弹性模量：190 Gpa

五、力学性能
 典型室温下的力学性能如下表所示。
 室温力学性能
项目 ASTM和ASME       *小性能值 板系列               ＞4.76mm 板系列               ＜4.76mm
0.2%屈服强度 450MPa 515 Mpa 585 MPa
抗拉强度 625 MPa 760 MPa 860 MPa
延伸率δ5（%） 25 35 30
硬度 32Rc/290HB（max） 235HB 27 Rc
 高温下的拉力性能
 2205双相钢在ASME锅炉与压力容器规范中被允许使用在316℃以下温度。其强度可以通过ASME锅炉与压力容器标准中的许用应力来表示。下表是典型316和2205的许用应力对比情况。焊接管件的焊缝系数取0.85。
 如此大的许用应力可以和有很利地使用在过程装备设计中。
 
 
 许用应力（依据ASME规范）
温度（℃） 2205（MPa） 典型316（MPa）
38 155 130
93 155 112
149 150 101
204 144 92
260 141 86
316 139 81
ASME Boiler ａnd Pressure Vessel Code, Section II, Part D, Table 1A.
 冲击性能
 2205双相钢可以从高温塑性破坏向低温脆性断裂转变，此塑性-脆性的转变温度可以通过在343-538°C长时间的保温来充分地提高。不恰当的焊接工艺，例如使用纯粹的Cr不锈钢填料，可以提高焊缝向冲击脆性转变的敏感性。
 高温对力学性能的影响
 ASME锅炉与压力容器规范中明确规定2205双相钢的使用温度上限是316℃，因为双相钢有一个“475℃脆化”的问题，主要是由于铁素体相在343-538℃之间加热时会出现脆化现象。但这种脆化是可逆的，只要通过在593℃以上加热就可以还原。然而，另外一个脆化温度区间是538-1000℃，因为有有害于冲击性和腐蚀性的中间相析出。整体退火和快速冷却处理可以消除脆性相，同时也是消除成形应力和“475℃脆化”方案。
 
六、成形和热处理
 2205可以很成功地冷弯和拉伸。相对于普通奥氏体不锈钢来说，2205有很高的强度，对成形设备要求有很高的要求。双相钢中铁素体相的延伸率比奥氏体相要小，所以2205在弯曲时其弯曲半径要比奥氏体不锈钢大。
 此外，2205管材和管板胀接时，由于其弹性延伸率较低，所以其胀接程度要受到限制。2205相对于很多管板材料来说其强度是很高的，因此，2205管材和其它材料的管板胀接时要十分小心。
 重度弯曲变形后要整体退火（不只是消应力退火），以防止在使用环境中应力腐蚀开裂，消应力热处理的温度一般在316-927℃之间，至于对材料性能的影响不作考虑。

七、热处理
 2205的退火温度一般在1020-1100℃并快速冷却，在1100℃附近热处理时，会让铁素体相含量大大增加。

八、焊接
 2205双相钢中的铁素体相和奥氏体相含量基本相同，氧炔焊会让基材的焊缝和热影响区的铁素体含量上升，并行的退火处理可以恢复两相的平衡。然而退火处理后焊缝的铁素体含量还是要稍高一点。焊缝中的铁素体含量不可以过高。
 匹配的填料金属对2205的焊接来说是有经济性的，象AWS 2209这样的填料金属有比基材金属更高的含Ni量，主要是为了使焊区域产生相平衡，让焊缝区域和基材金属有用样的化学成分。当2205和异种钢焊接时，填料金属中要含有一些奥氏体形成元素，以便可以形成一条奥氏体焊缝。焊缝区域如含有大量铁素体晶粒，就会让材料的室温冲击韧性大大降低。
 
 
 
 
 ：255超级双相不锈钢
一、引言
    255合金是含Cr25%的双相不锈钢，具有高强度和高耐蚀性能。此合金中奥氏体相和铁素体相有很好的平衡，就是这种平衡使255合金有很高的强度的同时。还有良好的耐氯离子应力腐蚀断裂的性能。
 255主要应用在海洋腐蚀环境、磷酸和化肥工业、环保、纸浆和造纸、石油化工等工业领域。

二、化学成分
 255合金的化学成分如下表所示（依据ASTM  A240）。
 化学成分
元素 Wt%
C ≤0.040
Mn ≤1.5
P ≤0.040
S ≤0.030
Si ≤1.0
Cr 24.0-27.0
Ni 4.50-6.50
Mo 2.90-3.90
Cu 1.5-2.5
N 0.10-0.25
Fe 余量

三、物理性能
 密度：7.73g/cm3
 比热
温度（℃） 比热（J/g-k）
52 0.481
102 0.496
202 0.525
302 0.554
402 0.583
502 0.665
 
 热传导系数
温度（℃） 热传导系数（W/cm-k）
23 0.133
100 0.147
200 0.163
300 0.182
400 0.198
500 0.229
600 0.233
 
 线性热膨胀系数
温度（℃） 线性热膨胀系数（10-6/k）
23-100 12.1
23-150 12.5
23-200 12.7
23-250 12.9
23-300 13.2
23-350 13.3
23-400 13.5
23-500 13.8
 

原创作者：贝士德仪器科技（北京）有限公司