鎳基耐蝕合金

鎳基耐蝕合金corrosion-resisting nickelbase alloys

以鎳為基體,能在一些介質中耐腐蝕的合金,稱為鎳基耐蝕合金。此外,含鎳大於30%,且含鎳加鐵大於50%的耐蝕合金,習慣上稱為鐵－鎳基耐蝕合金(見不鏽耐酸鋼)。

1905年美國生產的Ni-Cu合金(Monel合金Ni 70 Cu30)是最早的鎳基耐蝕合金。1914年美國開始生產Ni-Cr-Mo-Cu型耐蝕合金(Illium R)，1920年德國開始生產含Cr約15%、Mo約7%的Ni-Cr-Mo型耐蝕合金。70年代各國生產的耐蝕合金牌號已近50種。其中產量較大、使用較廣的有Ni-Cu,Ni-Cr,Ni-Mo，Ni-Cr-Mo(W)，Ni-Cr-Mo-Cu和Ni-Fe-Cr，Ni-Fe-Cr-Mo等合金系列,共十多種牌號。中國在50年代開始研製鎳基和鐵－鎳基耐蝕合金，到70年代末，已有十多種牌號。

鎳基耐蝕合金多具有奧氏體組織。在固溶和時效處理狀態下，合金的奧氏體基體和晶界上還有金屬間相和金屬的碳氮化物存在，各種耐蝕合金按成分分類及其特性如下：

Ni-Cu合金 在還原性介質中耐蝕性優於鎳,而在氧化性介質中耐蝕性又優於銅，它在無氧和氧化劑的條件下，是耐高温氟氣、氟化氫和氫氟酸的最好的材料（見金屬腐蝕）。

Ni-Cr合金 主要在氧化性介質條件下使用。抗高温氧化和含硫、釩等氣體的腐蝕，其耐蝕性隨鉻含量的增加而增強。這類合金也具有較好的耐氫氧化物（如NaOH、KOH）腐蝕和耐應力腐蝕的能力。

Ni-Mo合金 主要在還原性介質腐蝕的條件下使用。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，耐蝕性會顯著下降。

Ni-Cr-Mo(W)合金 兼有上述Ni-Cr合金、Ni-Mo合金的性能。主要在氧化－還原混合介質條件下使用。這類合金在高温氟化氫氣中、在含氧和氧化劑的鹽酸、氫氟酸溶液中以及在室温下的濕氯氣中耐蝕性良好。

Ni-Cr-Mo-Cu合金 具有既耐硝酸又耐硫酸腐蝕的能力，在一些氧化-還原性混合酸中也有很好的耐蝕性。

根據合金的化學成分，特別是 C、S、P、Si等元素的含量以及對純度的要求，可用電弧爐、真空感應爐冶煉，也可用二次精煉工藝進行冶煉。為使耐蝕合金具有良好的熱塑性，冶煉時要嚴格控制脱氧工藝。有些合金需加入適量的Al或Ca、Mg、稀土等作最終脱氧劑。有些合金用電渣重熔工藝可顯著改善合金的熱塑性。

鎳基耐蝕合金在加熱過程中易與爐氣中的硫結合，形成低熔點的硫化鎳，在加工過程中發生龜裂,因此,加熱要用電爐，保護氣體加熱爐或用低硫燃料的加熱爐。熱加工的温度範圍見表1。 　這類合金通常都有比較好的冷加工性能。每次固溶或退火處理後,允許的冷加工變形量一般在20～80%之間。

耐蝕合金的熱處理工藝

（表2），都用固溶熱處理以求最大限度地固溶合金中的各種沉澱相，從而獲得良好的耐蝕性和力學性能。但是，由於晶粒度對合金耐晶間腐蝕和應力腐蝕很有影響，有些合金為了細化晶粒，又常採用比較低的固溶處理温度。此外，對沉澱硬化耐蝕合金既要求耐蝕性又要求有高硬度，因而多采用在固溶後再進行一次或二次時效處理的工藝。