镍基合金在各个领域
1、海洋:海域环境的海洋构造物,海水淡化,海水养殖,海水热交换等。
2、环保领域:火力发电的烟气脱硫装置,废水处理等。
3、能源领域:原子能发电,煤炭的综合利用,海潮发电等。
4、石油化工领域:炼油,化学化工设备等。
5、食品领域:制盐,酱油酿造等。在以上的众多领域中,普通不锈钢304是无法胜任的,在这些特殊的领域中,特种不锈钢是不可缺少的,也是不可被替代的。近几年来,随着经济的快速发达,随着工业领域的层次的不断提高,越来越多的项目需要档次更高的不锈钢。随着各行业对镍基合金需求量的增长。2011年我国镍基合金市场规模达到230.7亿元,同比增长率19.47%。因此,行业发展水平处于稳步上升趋势。
合金钢合金元素在钢中的作用
1、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇1静钢含有0.15-0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低钢的焊接性能。
3、锰(Mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。
4、磷(P):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。
5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。
6、铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。
7、镍(Ni):镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
8、 钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。结构钢中加入钼,能提高机械性能。 还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。
9、钛(Ti):钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力;降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀。
10、钒(V):钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
11、钨(W):钨熔点高,比重大,是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨,可显著提高红硬性和热强性,作切削工具及锻模具用。
12、铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象。
13、钴(Co):钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料。
14、铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜。铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆,铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。
15、铝(Al):铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
16、硼(B):钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能,提高强度。
17、氮(N):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏感性。
18、稀土(Xt):稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属,但他们的氧化物很象“土”,所以习惯上称稀土。钢中加入稀土,可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质,从而改善了钢的各种性能,如韧性、焊接性,冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土,可提高耐磨性。
降低镍基合金的Ni含量
尽管镍基合金耐蚀性能好,力学、物理性能优良,但由于镍含量较高,价格昂贵,限制了其大范围的推广应用。降低镍基合金的Ni含量是该合金的一个发展方向。
与其它系列相比,Ni-Fe系镍基合金由于增加了Fe含量,最1高可达45%,Ni含量有所降低,因此成本上具有一定优势。这类合金通常同时还含有Cr、Mo、Cu、Ti和Al等元素,一般Cr含量仍高达20%以上,按三元系来分类属于Ni-Fe-Cr系。这类合金的推出是用来填补镍含量相对较低的耐热、耐腐蚀合金的市场需求。其商业系列主要有Incoloy系列,典型牌号有Incoloy800、825、864和925等。
Incoloy800(Ni:30.0~35.0;Cr:19.0~23.0;Fe:≥39.5;C:≤0.10;Al:0.15~0.60;Ti:0.15~0.60;Al+Ti:0.30~1.20)是单相奥氏体型合金,由于具有较高的高温强度以及抗氧化、抗渗碳和其它形式的高温腐蚀性能,推出至今得到了广泛应用,典型应用包括热处理设备中的篮子、托盘和夹具,化工和石化过程中用于要求抗氯离子应力腐蚀能力的换热器和其它管道系统,核电站中蒸汽发生器管,家用电器中电加热元件的外壳,纸浆生产中蒸煮溶液的加热器,石油工业中的换热器等。
Incoloy825是一种添加了Mo、Cu和Ti的Ni-Fe-Cr固溶强化合金,其在还原性和氧化性介质中均具有优良的抗氯离子应力腐蚀开裂,抗点蚀、缝隙腐蚀的能力,可处理和储藏如硫酸和磷酸溶液等还原性酸,还可用于硝1酸溶液、亚硝1酸盐等氧化性介质,同时还具有优异的抗海水腐蚀能力。其典型应用为硫酸酸洗的加热管、容器等,海水冷却热交换器、海洋产品管道系统,磷酸生产的热交换器、蒸发器、洗涤和浸渍管等,石油精炼中的空气热交换器,以及厌氧气应用的阻燃合金等。
Incoloy864合金是为汽车排气系统接头、废气再循环管、歧管和排气管专门研制的高性能且具有成本效益的Ni-Fe-Cr合金。它具有优良的耐疲劳性、热稳定性和抗热盐腐蚀、点蚀和氯化物应力腐蚀开裂的能