耐蚀合金

包括GB/T 15007[1] 耐蚀合金牌号中的铁基耐蚀合金（镍含量30-50%mass）和镍基合金（镍含量不小于50%），按合金的主要强化特征，这些合金还可分为固溶强化型合金和时效硬化型合金。按材料的化学成分可分为镍-铬系（NS×1××）、镍-钼系（NS×2××）、镍-铬-钼系（NS×3××）、镍-铬-钼-铜系（NS×4××）、镍-铬-钼-氮系（NS×5××）和镍-铬-钼-铜-氮系（NS×6××）。

耐蚀合金国内牌号包括：NS111，NS112,NS113，NS131，NS141，NS142，NS143，NS311，NS314，NS315，NS321，NS322，NS331，NS332，NS333，NS334，NS335，NS336，NS334，NS341，NS411等。

铁基耐热合金含有相当高的铬、镍成分和其他强化元素，工作温度在700℃以下。

镍基耐蚀合金主要是哈氏合金以及Ni-Cu合金等，由于金属Ni本身是面心立方结构，晶体学上的稳定性使得它能够比Fe能够容纳更多的合金元素，如Cr、Mo等，从而达到抵抗各种环境的能力；同时镍本身就具有一定的抗腐蚀能力，尤其是抗Cl-引起的应力腐蚀能力。Ni-Cr型耐蚀合金Ni-Mo(W)及Ni-Cr-Mo型合金是高耐蚀的镍基合金，在HCl等还原介质中有极好的耐蚀性，但当酸中有氧化剂时，耐蚀性显著下降。Ni-Cr-Mo-Cu型耐蚀合金是为满足耐HN03、H2SO4及混合酸的腐蚀发展起来的钢种，典型合金是0Cr21Ni68Mo5Cu3，后来又相继发展了核燃料溶解器用的0Cr25Ni50Mo6Cu1Ti1Fe等系列合金。

镍基耐热合金是目前在700℃～900℃范围内使用得最广泛的一种高温合金，这类合金的镍含量通常在50%以上。

钴基耐热合金的高温强度主要靠固溶强化获得。钴价格昂贵，应用受到很大的限制，一般在1000℃以上才用。

01 Monel合金

Monel合金是美国Special Metals公司的注册商标，又称镍合金，是一种以金属镍（≥63%）为基体添加Cu、Fe、Mn等其它元素而成的合金，呈银白色，它兼有镍的钝化性和铜的贵金属性。有两种类型：加工强化型，有 Monel 400、404、R405等牌号；沉淀硬化型，有Monel K-500、502等牌号，常用Monel 400和K-500。

Monel 合金在F2、HCl、H2SO4、HF以及它们的派生物中有优异的耐蚀性，一个重要特征是一般不发生应力腐蚀，在热浓碱液中有优良的耐蚀性。耐质量分数小于85%的H2SO4、海水、有机化合物等的腐蚀。Monel 400合金的组织为高强度的单相固溶体，Monel 400（UNS NO4400）最高使用温度一般在600℃左右，在高温蒸汽中，腐蚀速度小于0.026mm·a-1。耐585℃以下无水氨和氨化条件下的腐蚀。在许多工业领域都能应用，如海水交换器和蒸发器、核工业用于制造铀提炼和同位素分离的设备。

02 哈氏（Hastelloy）合金

目前主要分为B、C、G 3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。在强还原性腐蚀环境，复杂的混合酸环境，含有卤素离子的溶液中，以哈氏合金为代表的镍基耐蚀合金相对铁基的不锈钢具有绝对的优势。

哈氏合金具有高强度、高韧性的特点，而且其应变硬化倾向大，当变形率达到15%时，约为18-8不锈钢的2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。

① Hastelloy B-2合金

Hastelloy B-2合金是一种有极低C含量和Si含量的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。

Hastelloy 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HCl的腐蚀。在不充气的中等浓度的非氧化性H2SO4、各种浓度H3PO4、高温HAc、HCOOH等有机酸、溴酸和HCl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、乙苯的烷基化和低压羰基合成醋酸等生产工艺过程中。

但哈氏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。当合金在650～750℃温度范围内停留时间稍长，β相瞬间生成，降低了合金的韧性，使其对应力腐蚀变得敏感，甚至会造成合金在原材料生产(如热轧过程中)或设备制造过程中（设备焊后整体热处理）、服役环境中开裂。

Hastelloy 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，合金不仅晶粒长大，而且晶间会析出现高Mo的σ相，使合金的抗晶间腐蚀的性能明显下降。

② Hastelloy C-276合金

Hastelloy C-276合金属于镍-钼-铬-铁-钨系镍基合金，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。主要耐湿氯、各种氧化性氯化物、氯化物溶液、硫酸和氧化性盐，在低温与中温盐酸中均有很好的耐蚀性能。因此，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。在燃煤系统的烟气脱硫环境下C-276耐蚀性能优异。

哈氏C-276合金中Cr、Mo、W的加入将其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，按ASTM G48试验的临界缝隙腐蚀温度达60℃。C-276合金中高含量的Ni和Mo使其对Cl-应力腐蚀断裂也有很强的抵抗能力，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。

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最好的抗腐蚀性能。

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，然后浸入适当比例硝酸和氢氟酸的混合液中酸洗。

哈氏合金的适用介质见表2-5。Hastelloy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用。

03 Inconel 镍铬铁耐热耐蚀合金

Inconel是International Nickel Co.公司的注册商标，合金是一种以Ni为主要成分的奥氏体超耐热合金。源于镍铬合金中所含的钼、铌固溶体强化效应，在700℃时具有高的抗拉强度、疲劳强度、抗蠕变强度和断裂强度，在1000℃时具有高抗氧化性，在低温下具有稳定的化学性能，良好的焊接性能，易加工性。

虽然该合金是为适应高温环境的强度而设计，但该合金有高含量的Cr、Mo，使其从高度氧化环境到一般腐蚀环境表现出优异的耐腐蚀特性。对高含氯化物介质也有很好的抗腐蚀作用。同时，该合金具有良好焊接性能，焊缝具有抗晶间腐蚀的能力。可用做化工设备、波纹管补偿器膨胀节等接触海水并承受高机械应力的场合。

典型的N5-Cr合金是0Crl5Ni75Fe（Inconel1600），多作为高强度耐热材料。其特点是既耐还原性介质腐蚀，又在氧化性介质中具有高的稳定性。它是能抗热MgCl2腐蚀的少数几种材料之一，无应力腐蚀倾向，故常用于制作核动力工程的蒸发器管束。但在高温高压纯水中对晶间型应力腐蚀敏感。

04 Incoloy 镍铬铁合金

Incoloy 镍铬铁合金是International Nickel Co.公司的注册商标。合金是一种固溶态高强度奥氏体镍-铁-铬合金，是为抗高温氧化和碳化而设计的。Incoloy合金有很多种类，常见的如Incoloy 800、Incoloy 800H、Incoloy 800HT、Incoloy 825、Incoloy 840、Incoloy 901、Incoloy 925、Incoloy 20、Incoloy 330、Incoloy 25-6Mo等。

Incoloy800（800H、800HT）和Incoloy825都具有很好的耐还原、氧化、氮化介质腐蚀以及耐氧化还原交替变化介质腐蚀的性能，且在高温长期应用中具有高的冶金稳定性。但由于三者的(Al+Ti)含量不同，致使3种材料运用的环境有所不同，具体表现在：Incoloy 800适用于600℃以下。Incoloy 800H 由于(Al+Ti) 的质量分数不高于0.7%，在700℃以下长时间工作时仍然具有较好的韧性；Incoloy 800HT 在700℃以上时具有较好的屈服强度。Incoloy800系列的板材、带材、棒材、管材（焊管和无缝管）、丝材、锻件、光棒、法兰、焊材品种齐全，常用于热交换器、波纹管膨胀节补偿器等承压设备。

参考文献

[1] GB/T 15007-2008.耐蚀合金牌号

[2]  ASTM G48 - 11(2020)e1.Standard Test Methods for Pitting and Crevice Corrosion Resistance of Stainless Steels and Related Alloys by Use of Ferric Chloride Solution