最常用的镍和镍合金品种有以下几种。
1.工业用纯镍
美国ASTM标准对工业用纯镍作出了规定,其牌号为200、201和205。其中201型纯镍为低碳型,具有良好的焊接性,已广泛用于各种焊接结构。由于201型纯镍在高温下具有高的抗石墨化性能,故可在315℃以上温度下运行。而200型纯镍,因碳含量较高,在315~760℃温度范围内碳倾向于晶间沉淀而石墨化,其工作温度限制在315℃以下。
200、201型纯镍在大气和水介质中具有较好的耐蚀性。在高温无水HF和所有浓度的有机酸中,其耐蚀性优异。主要用于食品加工设备、腐蚀剂储运器具,化学品转运箱等。
2.镍铜合金
镍与铜可以形成一系列面心立方晶格结构的固溶体。最常用的是400和R-405型镍铜合金,也称Monel合金。
镍铜合金具有较高的强度和韧性,它们在海水,碱水,玻璃浸蚀剂,氯化物溶剂、硫酸和其他多种酸碱溶液中都具有很高的耐蚀性。
镍铜合金的冷热加工性能良好,易于焊接。焊接填充金属的化学成分与母材略有差异,以提高焊缝金属的强度并消除气孔。
镍铜合金已广泛用于化工、炼油设备、海洋工程、制药和医疗机械及船舶机具等。
3.镍铬合金
镍铬合金是镍合金中品种最多的一类镍合金。在美国标准中包括600、601、690、214、230、G30和RA-330。600型合金应用最普遍,其在高温下具有良好的耐蚀性,同时具有较高的高温强度。由于这种合金耐氯离子应力腐蚀裂纹,故使用温度不受限制,包括深低温。含Cr30%(质量分数)的690型镍合金具有更强的耐应力腐蚀能力。
230型Ni-Cr-W-Mo镍合金具有相当高的高温强度和抗氧化、抗氮化性能。601和214型镍合金抗氧化和不起皮的温度可达1200℃。含铝1.4%(质量分数)的600型镍铬合金可达到更高的抗氧化温度。铬含量30%(质量分数)的G-30型合金对工业磷酸和其他多种高氧化性酸具有超强的耐蚀性。
Ni-Cr-Co-Mo 617型镍合金具有优异的综合性能,包括冶金稳定性、强度、抗高温氧化性和对水溶液的耐蚀性。
上述各种镍铬合金的焊接性良好,因此在化工、石油装备、电站高温高压部件和制药设备中得到广泛的应用。
4.镍铁铬合金
在美国标准中(参见表9-5),800、800HT、825、20Cb3、N-155和556型镍合金属于Ni-Fe-Cr合金。800型、800HT、N-155和556型镍合金由于高温强度和抗氧化及抗碳化能力高,广泛用于高温部件。825型和20Cb3型镍合金因其对还原性酸耐蚀性和氯离子应力腐蚀裂纹优良,通常可用于540℃以上温度的腐蚀环境。(www.daowen.com)
5.镍钼合金
在镍钼合金中主要有B、B-2、N和W型合金。这些镍合金含有16%~28%(质量分数)的钼,较低含量的铬和铁。钼提高了镍基合金耐盐酸腐蚀的能力,但不能用于500℃以上高温,因为在550~900℃温度范围内长时间加热将形成Ni4Mo和Ni3Mo等金属间化合物,在更高温度下将沿晶界析出M6C,M2C碳化物,造成晶界附近区贫钼,从而导致晶间腐蚀。
由于Mo对各种浓度的盐酸、硫酸、氢氟酸等非氧化性酸溶液都具有良好的耐蚀性,因此钼显著提高了Ni-Mo合金对这些酸溶液的耐蚀性。但当酸溶液中含有O或氧化剂以及Cl离子时,合金的耐蚀性急剧降低。另外,当酸溶液中含Fe3+和Cu2+等氧化性离子时,合金的耐蚀性也会降低。因此Ni-Mo合金不宜在含有O或氧化剂以及Fe、Cu离子的酸溶液中使用。
镍钼合金具有较好的冷、热加工性能。热加工适宜的温度范围为1180~1230℃,热变形率可达25%~40%,其加工硬化率大于Cr-Ni奥氏体不锈钢,焊接性较好。
6.镍铬钼合金
镍铬钼合金主要是C-22、C-276、G、S、X、622、625和686型合金。这些合金的Cr和Mo含量较高,因此对还原性介质和氧化性介质均具有良好的耐蚀性。在干或湿的氯气中,亚硫酸、次氯酸盐、醋酸、甲酸和强氧化性盐溶液中,以及650℃以上的氟化氢气体中都具有很高的耐蚀性。
镍铬钼合金还具有良好的耐点蚀和缝隙腐蚀的性能,以及耐应力腐蚀裂纹的能力。
镍铬钼合金的室温和高温力学性能较高,抗变形能力较大,热塑性较低,致使热加工较困难,热加工温度要求控制在1200℃左右。也可进行冷加工,但每次冷变形量不宜过大,冷加工后需进行退火处理。
各种Ni-Cr-Mo合金具有较好的焊接性,可以采用各种熔焊方法焊接。
7.铁镍基合金
铁镍基合金的合金成分介于高Ni奥氏体不锈钢和镍基合金之间。与镍基合金相比,可以节约昂贵的Ni,使合金成本降低。与铁基不锈钢相比,在保证合金组织为奥氏体的前提下,可加入更多有利于耐蚀性的Cr、Mo等合金元素。因此在大多数腐蚀介质中,特别是在还原性介质中,其耐蚀性远优于奥氏体不锈钢。
在我国镍合金标准中列出了一系列铁镍基合金。其中NS1101为标准型铁镍合金,其w(C)≤0.1%,NS1102合金的碳含量较高,其高温蠕变强度较高,主要用于工作温度在600℃以上的超临界电站锅炉的过热器、再热器等部件,以及石化设备中的转化炉管和裂解炉管。NS1301、NS1402和NS1403型为低碳型合金,一般用于工作温度不超过600℃的高温、高压部件。NS1401为超低碳级合金,具有良好的耐蚀性和耐应力腐蚀裂纹性能,可用于工作温度在300~650℃范围内的蒸发器和换热器管件。
铁镍合金在高温水蒸气中,包括蒸汽-空气-CO2混合气体中具有优良的耐蚀性,在400℃以下温度,耐H2+H2S气体的腐蚀性能较高,在含Cl--的水中和含NaOH的水溶液中,低C型铁镍合金耐应力腐蚀裂纹的性能优于Cr-Ni奥氏体不锈钢。
铁镍合金的冷热加工性能较好。其焊接性良好,适于各种熔焊方法进行焊接。
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