高溫合金概述；

高溫合金是指由鉻、鉬、鈷、鎳、鈦、鎢、硼、鈰、鋯等元素組成，具有優(yōu)異的高溫抗氧化性、優(yōu)異的耐熱性、耐腐蝕性和抗疲勞性，良好的拉伸性和斷裂韌性等綜合性能，又被稱為“超合金”，能在極端環(huán)境下長期工作的一類金屬材料、因此廣泛應(yīng)用于航空航天、海洋船舶、石油化工、核工業(yè)領(lǐng)域和能源領(lǐng)域。

言歸正傳下面我們來說說─────???HastelloyC-4哈氏耐蝕合金

HastelloyC-4與其他早期開發(fā)的具有類似化學(xué)成分的合金的主要區(qū)別在于低碳、硅、鐵和鎢的含量。這種化學(xué)成分使其在650-1040℃表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，提高了抗晶間腐蝕的能力，并能在適當(dāng)?shù)闹圃鞐l件下避免邊緣線腐蝕敏感性和焊縫熱影響區(qū)腐蝕。

HastelloyC-4化學(xué)組成

HastelloyC-4化學(xué)組成

HastelloyC-4規(guī)格、名稱、關(guān)鍵特性、典型應(yīng)用

HastelloyC-4規(guī)格、名稱、關(guān)鍵特性、典型應(yīng)用

HastelloyC-4熔點(diǎn)、膨脹系數(shù)、剛性模數(shù)、彈性模數(shù)

HastelloyC-4熔點(diǎn)、膨脹系數(shù)、剛性模數(shù)、彈性模數(shù)

HastelloyC-4成品的熱處理

HastelloyC-4成品的熱處理

HastelloyC-4性質(zhì)

HastelloyC-4是20世紀(jì)70年代研制成功的通用耐蝕哈氏合金。在還原性和氧化性介質(zhì)中均能保持鈍化狀態(tài)并均勻腐蝕，廣泛應(yīng)用于惡劣腐蝕環(huán)境中的化工管道。為了保證哈氏合金管道的安全性和使用壽命，要求其焊接可靠性高。由于哈氏合金中含有鉬、鉻等多種耐腐蝕合金成分，在焊接和凝固過程中容易發(fā)生偏析。而高溫停留時(shí)間過長，會(huì)出現(xiàn)拓?fù)涿芟嗪吞蓟镂龀?，晶界鉻和鉬會(huì)被貧化；在許多還原和氧化環(huán)境中容易造成焊接接頭對晶間腐蝕敏感。為了滿足應(yīng)用要求，必須保證合金焊接接頭的耐腐蝕性能優(yōu)于母材。

1實(shí)驗(yàn)材料和方法

HastelloyC-4材料及填充焊絲成分如表1所示，采用多層多道氬弧焊接，焊接時(shí)嚴(yán)格控制層間溫度低于250 ℃,防止過熱。

為了評(píng)價(jià)焊接接頭在氧化性腐蝕溶液中的使用壽命，參照GB/T 15260-94《晶間腐蝕試驗(yàn)方法》中的方法A進(jìn)行了抗晶間腐蝕試驗(yàn)，測定了試樣的質(zhì)量損失，計(jì)算了腐蝕速率。

接頭樣品尺寸為2.94cm ×1.95cm ×0.59cm，表面狀況相似的母材樣品尺寸為2.96cm×1.98cm×0.59cm，以作比較。每24小時(shí)取出樣品，清洗、干燥、稱重并做好記錄。

利用金相顯微鏡和掃描電鏡對焊接接頭的微觀組織和形貌進(jìn)行了表征，并利用能譜分析確定了焊縫和接頭母材的成分。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1耐晶間腐蝕的測定

抗晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)按上述方法進(jìn)行，腐蝕100小時(shí)后完成。取出樣品，清洗并干燥。觀察焊接接頭樣品的腐蝕情況。接頭試樣焊縫部分明顯凸出，腐蝕情況比母材輕。如圖1所示，可以清楚地看到母材的晶間腐蝕程度大于焊縫。

根據(jù)每個(gè)腐蝕周期測得的稱重結(jié)果，分別計(jì)算接頭和基材樣品的質(zhì)量損失，結(jié)果見圖2。結(jié)果表明，接頭試樣在各時(shí)間段的質(zhì)量損失均小于基材試樣，兩者之間的差距逐漸拉大。根據(jù)GB/T 15260-94，根據(jù)最終質(zhì)量損失計(jì)算腐蝕速率V，計(jì)算公式如下:

V =K·△m

A ·t ·p (1)

其中:k為常數(shù)，8.76×10mm/a；t是曝光時(shí)間，h；a為暴露面積，cm；Am是質(zhì)量損失，g；p是材料密度，g/cm。計(jì)算結(jié)果如下:接頭試樣的平均腐蝕速率

為5.0319mm/a，母材試樣的平均腐蝕速率為5.7970 mm/a，說明焊接接頭的抗晶間腐蝕性能略好于原始母材。

2.2顯微硬度分析

測量接頭每個(gè)區(qū)域的顯微硬度。測試位置距焊縫上表面約1.5毫米，顯微硬度曲線如圖3所示。母材平均硬度為HV229，熱影響區(qū)平均硬度為HV198，表現(xiàn)出明顯的軟化現(xiàn)象。焊縫區(qū)的顯微硬度分布不均勻，從右到左呈上升趨勢。因?yàn)槎嗟篮甘菑挠蚁蜃笸瓿傻?，第一道右焊道在后續(xù)焊道中受熱軟化，受熱次數(shù)越多，軟化越嚴(yán)重。

3分析和討論

為了進(jìn)一步分析接頭各部分耐腐蝕性能的差異，用金相顯微鏡觀察了接頭的顯微組織，接頭的顯微組織如圖4所示。可見基體組織以單相奧氏體為主，其上分布有少量析出相黑點(diǎn)；焊縫顯微組織為具有成分偏析的單相枝晶組織，這是焊接過程中熔池快速非平衡凝固造成的。熱影響區(qū)晶粒均勻，析出相黑點(diǎn)減少。認(rèn)為焊接熱效應(yīng)等效于固溶處理。稍微提高溫度就能使基體中析出的拓?fù)涿芟嗪吞蓟镏匦氯芙?。同理，多層多道焊使現(xiàn)有焊縫在后續(xù)焊道的焊接熱循環(huán)中進(jìn)行固溶處理，促進(jìn)成分均勻，提高耐蝕性。嚴(yán)格控制層間溫度，防止過大的熱影響，充分利用焊接熱循環(huán)的等效固溶處理是提高焊縫耐蝕性的有效方法。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，焊縫的抗晶間腐蝕性能優(yōu)于母材?？紤]到焊縫是成分偏析嚴(yán)重的枝晶組織，說明焊縫枝晶的晶界鉻含量應(yīng)高于母材。用能譜點(diǎn)掃描分析焊縫和母材的成分。如圖5所示，焊縫枝晶邊界Cr含量為19.70%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，比母材高14.03%。增加焊絲中的鉻含量是提高焊縫組織抗氧化晶間腐蝕能力的有效方法。

3結(jié)論

(1)提高變形溫度或降低應(yīng)變速率可以顯著降低TC18鈦合金變形過程中的真應(yīng)力；與β區(qū)相比，α+β兩相區(qū)的變形抗力對溫度的變化更敏感。

(2)α+β區(qū)變形過程中，A相和β相均參與變形，球形初生A沿變形方向略有拉長，β相沿金屬流動(dòng)方向形成纖維狀結(jié)構(gòu)；當(dāng)變形溫度高于β相變點(diǎn)時(shí)，β相沿金屬流動(dòng)方向呈纖維狀分布，在950℃時(shí)可觀察到再結(jié)晶等軸β晶粒。

(3)在錘上鍛造時(shí)(應(yīng)變速率接近50s)，TC18鈦合金在各自鍛造溫度下的變形抗力明顯高于TA15和TC4。

總之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用要求的不斷提高和人類對能源、工業(yè)的需求不斷增長，在未來，相信這種材料必將擁有一個(gè)更廣泛的應(yīng)用和更廣闊的發(fā)展前景，為各種重要領(lǐng)域提供更加安全、可靠、高效的解決方案。