第十章鐵鎳基和鎳基合金

耐蝕材料與應(yīng)用吳錢林1目錄第一章緒論第二章鑄鐵第三章碳鋼第四章低合金鋼第五章馬氏體不銹鋼第六章鐵素體不銹鋼第七章奧氏體不銹鋼第八章雙相不銹鋼

第九章沉淀硬化不銹鋼

第十章鐵鎳基和鎳基合金第十一章耐熱鋼與高溫合金第十二章鋁及鋁合金第十三章鎂及鎂合金第十四章銅及銅合金第十五章鈦及鈦合金第十六章醫(yī)用金屬生物材料第十七章金屬基復(fù)合材料鎳基和鐵鎳耐蝕合金定義

鎳基合金包括耐蝕合金和高溫合金，一種是在一般常溫腐蝕介質(zhì)工作，稱為耐蝕合金。而另一種是在高溫600℃以上工作，抵御高溫氧化腐蝕等，成為高溫合金；以鎳為基體,含鎳大于50％，具有一定的高溫強(qiáng)度等綜合性能并且能夠耐氧化或水溶液介質(zhì)腐蝕的合金,稱為鎳基耐蝕合金。與之對應(yīng)的,將含鎳大于30％,且含鎳加鐵大于50％的耐蝕合金,習(xí)慣上稱為鐵－鎳基耐蝕合金。發(fā)展概況海洋:海域環(huán)境的海洋構(gòu)造物，海水淡化，海水養(yǎng)殖，海水熱交換等。環(huán)保領(lǐng)域:火力發(fā)電的煙氣脫硫裝置，廢水處理等。能源領(lǐng)域:原子能發(fā)電，煤炭的綜合利用，海潮發(fā)電等。石油化工領(lǐng)域:煉油，化學(xué)化工設(shè)備等。食品領(lǐng)域:制鹽，醬油釀造等航空航天鎳及其特性鎳具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和延展性，難熔、在空氣中不氧化的特性。常溫下在潮濕空氣中表面形成致密的氧化膜，能阻止本體金屬繼續(xù)氧化。

鋼中加入鎳，可以提高機(jī)械強(qiáng)度。杜拉鎳 一種變形鎳合金，可以通過熱處理強(qiáng)化。具有很高的強(qiáng)度和良好的耐蝕性，易壓力加工杜拉鎳301性能及用途良好,在980°C以下具有良好的耐腐蝕和抗氧性能,同時(shí)還具有較高的強(qiáng)度,在低溫環(huán)境中有優(yōu)異的機(jī)械性能。鎳銅耐蝕合金Ni68Cu28Fe/Monel400Monel400合金是一種用量最大、用途最廣泛、綜合性能最佳的耐腐蝕鎳銅合金組織結(jié)構(gòu)為典型單相奧氏體組織。由于鎳和銅可以任何比例互溶，故一般沒有金屬間相析出。Ni68Cu28Fe合金具有極高的耐腐蝕性鎳鉬耐蝕合金

Ni-Mo合金主要在還原性介質(zhì)腐蝕的條件下使用。它是耐鹽酸腐蝕的最好的一種合金，但在有氧和氧化劑存在時(shí)，耐蝕性會(huì)顯著下降。鎳鉻鉬耐蝕合金由于合金以鎳為基，且含Cr,Mo(W)量高，故此合金既耐氧化性酸，又耐還原性酸，還耐氧化-還原復(fù)合酸介質(zhì)。此類合金還具有良好的室溫和高溫機(jī)械性能。由于鎳鉻鉬合金中，鉻，鉬含量均較高，故它們均具有良好的耐孔蝕和耐縫隙腐蝕性能。同時(shí)鎳鉻鉬合金，由于含鎳量高，所以耐應(yīng)力腐蝕能力也很強(qiáng)。鎳鉻耐蝕合金鉻合金具有高強(qiáng)度和抗腐蝕性，與鐵和鎳組成的合金俗稱不銹鋼。常用于切削工具鐵鎳基耐蝕合金由于鎳元素較為稀缺且價(jià)格較貴，為了節(jié)約鎳，還發(fā)展了以鎳和鐵為基的鐵-鎳基耐蝕合金。一般規(guī)定，不銹鋼中的最高含鎳量為30%，鎳基耐蝕合金的含鎳量≥50%，而鐵-鎳基耐蝕合金的含鎳量則處于它們之間。鎳基和鐵鎳耐蝕合金焊條W107Ni低溫鋼焊條：W107Ni是低氫鈉型含Ni的低溫鋼焊條，直流反接，可全位置焊接，焊縫金屬具有良好的回火穩(wěn)定性。Ni102鎳及鎳合金焊條：鈦鈣型的純鎳焊條，具有較好的力學(xué)性能及耐熱、耐腐蝕性，交、直流兩用，采用直流反接。HT-105鎳及鎳合金焊絲：低氫型鎳鉻鐵合金焊絲，除具有優(yōu)良的抗裂性和抗晶界腐蝕性能外，還具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕性能.鎳基和鐵鎳耐蝕合金的焊接特點(diǎn)一.易產(chǎn)生焊接熱裂紋由于鎳基合金為單相奧氏體組織，所以與不銹鋼相比，具有高的焊接熱裂紋敏感性，特別是焊縫易產(chǎn)生多邊化晶間裂紋。如果在單相奧氏體焊縫中加人固溶強(qiáng)化的鉬、鎢、錳、鉻、鈮等元素，就可有效地抑制鎳基合金焊縫多邊化結(jié)晶的發(fā)展，從而顯著提高抗熱裂紋能力。二.液態(tài)金屬流動(dòng)性差，焊縫熔深淺這是鎳基合金的固有特性?？考哟蠛附与娏鞑皇墙鉀Q此問題的辦法，因?yàn)殡娏髟黾訒?huì)引起裂紋和氣孔，降低接頭的耐蝕性能，所以為了獲得良好的焊縫成形，應(yīng)采用小擺動(dòng)工藝，另外要加大坡口角度，減小坡口鈍邊。鎳基和鐵鎳耐蝕合金熱處理特點(diǎn) 眾所周知，材料的性能取決于材料的組織組成，組織結(jié)構(gòu)對鎳基耐蝕合金的耐蝕性能有顯著的影響。尤其當(dāng)材料在煉制及熱處理過程中，當(dāng)合金成分控制不合理或熱處理過程中存在溫度以及冷卻速度控制不當(dāng)，在奧氏體晶內(nèi)或者晶界就會(huì)產(chǎn)生大量碳化物等析出相。固溶處理固溶處理即將合金加熱到一定溫度(固溶溫度)進(jìn)行保溫，使第二相溶入基體，為下一步時(shí)效處理做好準(zhǔn)備，并獲得一定晶粒度的對合金基體的處理。時(shí)效處理時(shí)效處理就是將經(jīng)過固溶處理的合金重新加熱到一定的溫度，保溫一定時(shí)間使強(qiáng)化相均勻的析出，使合金處于最大的強(qiáng)化狀態(tài)的熱處理。鎳基合金的焊接工藝

1.焊縫清理

(1)焊縫清理坡口、鈍邊及焊道兩側(cè)30mm范圍。

(2)焊縫處氧化膜用銼刀、砂輪清理。

(3)焊縫處污物、油脂、漆應(yīng)用丙酮、堿液或?qū)Ｓ煤铣蓜┣謇?。鎳基高溫合金的熱處理一般來說分兩種

一種是加工過程中為軟化合金而進(jìn)行的退火處理

另一種是為獲得一定性能而進(jìn)行的固溶、時(shí)效處理。焊接注意事項(xiàng)焊接時(shí)在保證焊透和熔合良好的前提下，在工藝參數(shù)范圍內(nèi)盡量采用小的焊接線能量、短電弧、不擺動(dòng)或小擺動(dòng)的操作方法。焊件表面嚴(yán)禁電弧擦傷，并嚴(yán)禁在焊件表面引弧、收弧。各層各道的焊接接頭要錯(cuò)開。焊接完畢必須及時(shí)將焊縫表面的熔渣及周圍的飛濺物，防飛濺材料清理干凈。焊接工藝及控制要點(diǎn)鎳基、鐵鎳基耐蝕合金常用于高溫、高壓、介質(zhì)有熱腐蝕作用等十分苛刻的工作