镍基合金中常用的合金元素有:Cr、Mo、Cu、W、Fe、Nb、Ti、Al、Co和N等。这些合金元素所起的作用分述如下:
1.合金元素铬(Cr)
Cr能使镍合金抗锈能力提高并使其在氧化性介质中具有良好的耐蚀性。Cr可显著地改善镍合金在强氧化性介质中(例如HNO3、H2CrO4和热浓H3 PO4、湿法磷酸等)的耐蚀性。Cr还能提高镍合金在高温含S气体中的耐蚀性和高温抗氧化性。在Ni-Mo二元合金中,加入Cr可抑制有害Ni4Mo相的析出。
2.合金元素Mo
合金元素Mo可改善镍合金在还原性酸介质中的耐蚀性。在盐酸、氢氟酸、浓度小于和等于60%的H2SO4中,Mo是使镍合金具有良好耐蚀性的重要合金元素。在产生点蚀和缝隙腐蚀的环境中,Mo可明显提高镍合金的耐点蚀性和耐缝隙腐蚀性。此外,Mo是固溶强化元素,可提高镍合金的室温和高温强度。
3.合金元素W
合金元素W的行为相似于Mo,主要可改善镍合金耐点蚀和耐缝隙腐蚀的性能,在w(Mo)为13%~16%的Ni-Cr-Mo合金中,加入3%~4%(质量分数)的W,可使镍合金具有优良的耐局部腐蚀性能。
4.合金元素Cu
合金元素Cu能显著地改善镍合金在非氧化性酸中的耐蚀性。如NiCu合金(Monel合金)在不通气的H2SO4中具有足够的耐蚀性,而在不通气的所有浓度HF酸中具有优良的耐蚀性。在Fe-Ni-Cr-Mo合金系的耐蚀合金中,加入2%~3%(质量分数)的Cu,可使其在HCl、H2SO4和H3PO4中的耐蚀性明显提高。Cu也能改善Ni-Cr-Mo合金在HF酸中的耐蚀性。
5.合金元素Fe(www.daowen.com)
在元素周期表中,合金元素Fe与镍同属一类,性能与Ni相似。在浓度大于50%的H2SO4中,Fe可提高镍合金的耐蚀性。在Ni-Mo合金中,Fe能抑制有害相Ni4Mo的析出,降低Ni-Mo合金裂纹的敏感性。此外,Fe可提高C在Ni中的溶解度,因此可降低镍合金对晶间腐蚀的敏感性,并提高其抗渗碳的性能。
6.合金元素Nb和Ta
在镍基和铁镍基合金中,加入Nb和Ta,可抑制有害碳化物的析出,降低了这些合金对晶间腐蚀的敏感性。合金元素Nb和Ta的另一重要作用是可降低其焊接热裂纹倾向。
7.合金元素Ti
合金元素Ti是一种强烈的碳化物形成元素。在镍基和铁镍基合金中,C的溶解度比铁基合金低,即使碳含量较低,也难免有害碳化物的析出。加入合金元素Ti可夺取合金中的C,减少或抑制M23C6和M6C碳化物的析出,降低了对晶间腐蚀的敏感性。Ti也可作为时效强化元素,通过时效处理提高合金的强度。
8.合金元素Al
在镍基合金中,Al可作为脱氧剂残留于合金中,或通过时效强化反应提高合金的强度。Al的另一作用是在高温下可形成致密的氧化膜,从而增强合金的抗氧化、抗渗C和抗Cl腐蚀性能。
9.合金元素N
在铁镍基合金中,N作为一种合金元素可明显地提高合金的耐点蚀和耐缝隙腐蚀的性能。
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