NS 321 (Hastelloy B )

0Mo28Ni65Fe5 、NS 321、Hastelloy B 合金的化学成分列入表3-4-1中

一、组织特点

NS 321、Hastelloy B 合金固溶处理态为过饱和固溶体，在中温时效态会有金属间相，如Ni₄Mo(β),Ni₃Mo(γ),碳化物如Mo₆C、M₂C等在基体上和沿晶界析出，会对此合金的性能产生不利的影响。

二、耐腐蚀性能

 1. 全面腐蚀

  0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金在所有大气条件下（包括海洋和工业大气）都具有较好的耐蚀性。表3-4-2列出了在大气中放置12年和23年后的试验结果。在海洋大气中，其腐蚀速率仅为工业气氛中的1/7,但其点蚀深度要比在工业气氛中深一些。

  在天然水和高纯水中，0Mo28Ni65Fe5 、Hastelloy B 合金耐蚀性能极佳。例如，在河水，井水等天然水中，腐蚀速率一般≤0.025mm/a.在海水中，当处于静止或流速较慢的状态时，0Mo28Ni65Fe5 合金的耐全面腐蚀性能较纯镍稍低，但耐点蚀和缝隙腐蚀性要优于纯镍。

  在各种酸介质中的耐蚀性见图3-4-12~图3-4-16 及表3-4-3~表3-4-19。

  ①. 在硫酸中 

   在不充空气的和非氧化性的硫酸中，耐蚀性是非常好的，可应用的浓度、温度范围相当宽。例如，在100℃以下所有浓度的硫酸中，0Mo28Ni65Fe5 合金的腐蚀速率小于0.125mm/a;在115℃以下的任何浓度硫酸中≤5mm/a;在沸腾温度以下的硫酸中，0Mo28Ni65Fe5合金的耐硫酸腐蚀的浓度可达60%;浓度再高，由于硫酸本身的高氧化性，0Mo28Ni65Fe5 合金要受到严重腐蚀。在稀硫酸中，0Mo28Ni65Fe5合金的耐蚀性随充人空气而降低，且当硫酸浓度在5%~10%时最为明显。图3-4-12 和表3-4-3系一些试验结果。

   在生产醇类过程中，也常常遇到浓度为45%~65%,温度115~120℃的硫酸。采用其他材料，例如不锈钢、镍基或铜基合金，在静止和低流速条件下，腐蚀速率可≤0.5mm/a.但在高流速、高温条件下，腐蚀速率要超过2.5mm/a.然而，0Mo28Ni65Fe5合金在45%~65% 硫酸,115℃的工厂试验条件下的结果表明，其腐蚀速率仅为1mm/a。

   硫酸也常常用于石油产品的精炼以去除树脂、沥青或类胶物质。0Mo28Ni65Fe5合金在此种条件下的耐蚀性也是非常好的，见表 3-4-4，用 0Mo28Ni65Fe5 合金铸造的泵、阀等部件是适用的。

   向硫酸中加入氧化性盐（硝酸盐、铬酸盐、高锰酸盐等）和其他氧化性离子（Fe³⁺、Ca²⁺等），会显著提高0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金的腐蚀速率，且温度越高越严重。因此，0Mo28Ni65Fe5合金一般不允许在这些条件下使用，除非氧化性盐和氧化性离子的浓度很低，不足以影响0Mo28Ni65Fe5合金的耐蚀性。表3-4-5系硫酸中含铜时对0Mo28Ni65Fe5合金耐蚀性的影响。显然，在含铜的硫酸中或铜有可能进入硫酸的条件下，选用0Mo28Ni65Fe5 合金是不适宜的。此外，0Mo28Ni65Fe5 合金与碳、石墨等接触也会由于产生电偶腐蚀而使它迅速破坏，表3-4-6示出了试验结果。由于石墨也是耐硫酸性能很好的非金属材料，因此，当0Mo28Ni65Fe5 合金与石墨同时使用时，要注意防止这种电偶腐蚀的产生。

  ②. 在盐酸中

   在未充入空气的盐酸中，0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金在常压下任何浓度、任何温度下都是耐蚀的。Ni-Mo耐蚀合金包括0Mo28Ni65Fe5 在内是耐盐酸性能最好的一类合金。作为耐盐酸的金属材料，目前也只有金属钼、锆、钨、钽的耐蚀性能超过Ni-Mo耐蚀合金。

   图3-4-13和表3-4-7系0Mo28Ni65Fe5合金在盐酸中的试验结果。从这些结果可以看出，0Mo28Ni65Fe5合金的耐蚀性受盐酸中有无空气存在的影响很大；当酸中有空气存在时，对0Mo28Ni65Fe5 合金的耐蚀性的不良影响以盐酸浓度5%~10%时最为明显。表3-4-8系在气相中充氮和充氧十氮时的试验结果，同样可看出氧的不良影响。某些有机和无机含水氯化物处理过程中会有盐酸产生。在一些氯化碳氢化物条件下，热蒸汽的冷凝可以产生较高浓度的盐酸，0Mo28Ni65Fe5 合金在这些条件下的试验结果见表3-4-9。

   当盐酸中有氧化性盐，例如铜、铁、汞盐时，0Mo28Ni65Fe5 合金的耐蚀性要下降，而且酸的温度越高越明显。在10%盐酸中，不同温度所允许的FeCl3的浓度限为：室温1290ppm; 65℃ 330ppm; 沸腾温度26ppm.

  ③. 在氢氟酸中 

  在氢氟酸中进行有限的试验表明，0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金可耐≤100℃,不含空气的HF酸的腐蚀。但在恒沸点浓度38%~40%HF、沸腾为115℃的氢氟酸中会使0Mo28Ni65Fe5合金受到腐蚀，结果见表3-4-10。高于恒沸点浓度的HF酸，可通过无水HF溶于水而得到。对于浓度≥70%的HF酸，0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金的耐蚀性反而较耐低浓度HF酸的性能要好。0Mo28N165Fe5合金在HF酸再生条件下的腐蚀情况见表3-4-11,显然，此合金的耐蚀性良好。

  ④. 在磷酸中 

   0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金耐H₃PO₄腐蚀，一些试验结果见图3-4-14及表3-4-12和表3-4-13.由图表可知除充入空气时和加压高温下，0Mo28Ni65Fe5耐蚀性稍有降低外，其耐H₃OP₄性能是良好的。但是，0Mo28Ni65Fe5 合金不耐湿法H₃PO₄的腐蚀，因为，酸中含有氢氟酸、氢氟硅酸、残余的硫酸以及铁盐和铝盐，此种酸在本质上呈氧化性，使0Mo28Ni65Fe5合金的腐蚀速率可高达25mm/a以上。

   ⑤. 在醋酸中

   在苛刻的腐蚀条件下，即在未充空气的沸腾温度下，在10%~50%浓度的醋酸中，0Mo28Ni65Fe5合金的腐蚀速率不超过0.125~0.150mm/a。当然，醋酸中有空气存在，同样加速此合金的腐蚀。但是在纯的高浓度醋酸或者冰醋酸中，充人空气对0Mo28Ni65Fe5 合金的耐蚀性影响则很小。向醋酸中加入NaCl时，将有少量HC1酸形成。虽然稍提高0Mo28Ni65Fe5合金的腐蚀速率，但由于0Mo28Ni65Fe5合金的耐盐酸性能良好，故影响并不显著。表3-4-14系0Mo28Ni65Fe5 合金在醋酸中的耐蚀性。

  ⑥. 在甲酸中

  此种算对 0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金的腐蚀较醋酸严重。通入空气和酸中有氧化剂存在同样加速 0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金的腐蚀。在甲酸中的试验结果见图3-4-15。在其他有机酸中：试验结果见表 3-4-15。

  ⑦. 在碱和盐中 

    试验表明，0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金在浓度≤70%NaOH、温度≤120℃条件下，其腐蚀速率仅为0.050mm/a;在沸点为165℃的60%NaOH和沸点为191℃的70%NaOH中，其腐蚀速率≤0.50mm/a;在100~180℃,浓度为60%的Na₂S溶液中，腐蚀速率为0.55mm/a。

    在一些中性和碱性非氧化性盐中，0Mo28Ni65Fe5 合金的耐蚀性良好。在非氧化性酸性盐中（氯化物、硫酸盐和氟化物盐）的试验结果见表3-4-16,显然，0Mo28Ni65Fe5 合金也是耐蚀的。但是，在氧化性酸性盐中，例如氯化铁、氯化铜、硫酸铁、硫酸铜等溶液中，0Mo28Ni65Fe5仅在非常稀的溶液中才耐蚀；浓度稍高，便会受到严重腐蚀，一些试验结果见表3-4-17。

  ⑧. 在卤素元素及其氢化物气体中 

  氟、氯、溴等卤素元素中，在氯化氢、氟化氢等高温气体中，0Mo28Ni65Fe5合金的试验结果见表3-4-18和图3-4-16。由表可知，在干氯、干溴和高温碘气体中，0Mo28Ni65Fe5合金是极耐蚀的，但在湿态下则腐蚀严重，不能选用。试验表明，在CCl4 和 CoCl2 高温气体中，0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金的耐蚀性相对好，而且即使介质中含有水分，此合金也同样耐腐蚀，见表 3-4-19。

  0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金由于钼含量高，且钼的氟化物易挥发，因此在高温氟气中，0Mo28Ni65Fe5是不耐蚀的。例如，在600℃,氟气流量为75~100ml/min条件下，0Mo28Ni65Fe5合金厚0.95mm的试样，经95h试验后受到了严重腐蚀。然而，在高温HF气中，0Mo28Ni65Fe5合金则是耐蚀的（在500~600℃ HF气中，经36小时试验，其腐蚀速率仅为0.050mm/a).

  ⑨. 在氧（空气）、硫、气体中

  由于0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金不含铬，而且钼的氧化膜（例如，在此合金表面形成NiMoO₄)在750℃条件下极易脱落。因而，0Mo28Ni65Fe5的高温抗氧化性很差，也由于此合金不含铬且镍含量高，因而在含硫和硫化物的高温气体中耐蚀性不良。

 2. 晶间腐蚀

 0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金虽然固溶态耐蚀，特别是耐盐酸、硫酸等的性能很好，但是一旦经过焊接，再在盐酸、硫酸中使用，则在焊缝处易出现刀口腐蚀，在热影响区出现晶间腐蚀。图3-4-17 和图3-4-18 系一些试验结果。由图可知，0Mo28Ni65Fe5 合金有两个敏化区：1200~1300℃的高温敏化区和600~900℃的中温敏化区。经过两个敏化区时，0Mo28Ni65Fe5合金产生晶间腐蚀，不仅使耐蚀性显著下降，而且还伴随有硬度增加。0Mo28Ni65Fe5合金的晶间腐蚀不同于一般的奥氏体不锈钢，即使是固溶处理且迅速冷却也无法防止它的产生。表3-4-20系一些试验结果。

  研究表明，0Mo28Ni65Fe5 合金的晶间腐蚀与合金中析出相的成分、结构之间有着密切的关系。在≥1250℃高温区，合金中的析出相有含量较高的M₆C、M₂C等碳化物以及。相：在550~900℃的中温区，则有Ni-Mo金属间相（高于850℃ 为Ni₃Mo型，较低温度则为Ni₄Mo型）和M₆C、M₂C等碳化物。这些金属间相和碳化物均含有较高的钼，它们沿晶界的沉淀可引起铝的严重贫化，从而导致0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金的晶间腐蚀。同时，由于析出相的强化作用，合金的强度、硬度亦有所提高。

  为了解决0Mo28Ni65Fe5合金的晶间腐蚀问题，曾研制出超低碳和低硅、低铁的新合金 00Mo28Ni68 和 含钒（1.4%~2.2%)的新合金 00Mo28Ni68V (Corronel 220，am814).除00Mo28Ni68(Hastelloy B2)获得大量应用外，前述1990年以来控制或调整合金中铁、铬量而开发的 Hastelloy B3、B4和B10等引起了人们的广泛关注。

三、力学性能

  0Mo28Ni65Fe5 合金的室温和高温瞬时力学性能见表3-4-21和表3-4-22。

四、物理性能

  此合金物理常数见表3-4-23。0Mo28Ni65Fc5合金除作为耐蚀材料外，还可作为电子管阴极材料，它具有中等激活性能和较高的发射能力。

五、焊接性能

  0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金可焊性好，与一般奥氏体不锈钢相近，可以采用工业上通用的方法，例如TIG、MIG、手工电弧焊、电阻焊等进行焊接。但是能够导致焊接过程中增碳的焊接方法则不宜采用。焊接用的填丝其成分可与母材相同。由于此合金热膨胀系数、电阻温度系数较普通碳钢低，且导热系数仅为普通碳钢的1/4,因此，当与碳钢进行异材焊接时要予以考虑。

六、冷热加工及成型性能

  0Mo28Ni65Fe5 系变形合金，有较好的冷热加工和成型性能。此合金的热加工以1000~1200℃为宜。经固溶处理后，0Mo28Ni65Fe5合金具有良好的冷加工塑性和冷成型性。当进行冷轧时，每个冷轧过程总压下量可高达80%。随冷轧变形量的增加，此合金的硬度增加，它们之间的关系见图3-4-19。此合金的冷成型较一般Cr-Ni奥氏体不锈钢需更多次的中间退火，以使此合金的塑性得以回复。冷成型后均需要热处理。

七、热处理工艺

  无论是变形材还是铸件，对于0Mo28Ni65Fe5合金的使用状态一般是固溶态。因为此时合金具有最佳的耐蚀性、强韧性的良好配合。当然，冷加工或冷成型的中间退火也可在低于固溶温度下进行，一般0Mo28Ni65Fe5合金适宜的固溶处理温度为1150~1170℃,加热保温后进行快冷（水冷或快速空冷）；中间退火温度可在1000~1100℃下进行。此合金的再结晶温度为950~1100℃。图3-4-20系0Mo28Ni65Fe5合金的冷轧变形量、硬度和中间退火温度的关系。图3-4-21系此合金退火温度和硬度的关系。为了保证此合金焊后在盐酸、硫酸等苛刻介质中的耐蚀性，建议焊后再进行一次固溶处理。

八、应用

 0Mo28Ni65Fe5、Hastelloy B 合金可生产板材、管材（焊管）、丝材、带材、锻件和铸件。主要用途是耐盐酸腐蚀。同时，耐湿HC1气体，耐硫酸、磷酸的性能也是很好的。因此，0Mo28Ni65Fe5 合金多用于制造耐上述介质的容器及其衬里、管道、塔槽、泵、阀等。此外，0Mo28Ni65Fe5 合金的超薄带和极细丝制造电子管的阴极材料也取得满意结果。