ハステロイ合金の特殊材料特性と紹介

ハステロイ合金の特殊材料特性と紹介

ハステロイ合金

I.はじめに

ハステロイはニッケル基合金の一種です。 現在B、C、Gの3シリーズに分かれており、主に鉄系Cr-NiやCr-Ni-Moステンレス鋼、非金属材料などでは使用できない強腐食に使用されます。海外では石油、化学工業、環境保護、その他多くの分野で広く使用されています。 グレードと代表的な使用状況を下表に示します。

ハステロイの耐食性と冷間および熱間加工特性を向上させるために、ハステロイは 3 つの主要な改良を加えました。 開発プロセスは次のとおりです。

B シリーズ: B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3

C シリーズ: C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)

G シリーズ: G → G-3 (00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30 (00Cr30Ni48Mo7Cu)

現在最も広く使用されている材料は、N10665 (B-2)、N10276 (C-276)、N06022 (C-22)、N06455 (C-4) および N06985 (ゴ-3)。 第 3 世代マテリアル N10675 (B-3)、N10629 (B-4)、および N06059 (C-59) はプロモーション段階にあります。 冶金技術の進歩により、近年、Mo を約 6% 含むいわゆる「スーパーステンレス鋼」のブランドが複数登場し、G シリーズ合金に取って代わり、G シリーズ合金の生産と使用が急速に減少しています。

2. 機械的性質

ハステロイの機械的特性は非常に優れています。 高強度、高靭性の特性を持ち、機械加工が困難です。 また、ひずみ硬化傾向が極めて強い。 変形率が15%に達すると、ステンレス鋼の約18-8の2倍になります。 ハステロイには中温鋭敏化ゾーンもあり、変形速度の増加とともに鋭敏化傾向が高まります。 ハステロイは高温になると有害元素を吸収しやすくなり、機械的性質や耐食性が低下します。

3. 一般的に使用されるハステロイ合金

ハステロイB-2合金(ハステロイB-2合金)

耐食性

ハステロイ B-2 合金は、炭素とシリコンの含有量が極めて低い Ni-Mo 合金です。 溶接部や熱影響部での炭化物やその他の相の析出を低減し、溶接条件下でも良好な耐食性を実現します。 周知のとおり、ハステロイ B-2 合金はさまざまな還元媒体中で優れた耐食性を備えており、常圧下であらゆる温度および塩酸濃度での腐食に耐えることができます。 非曝気中濃度の非酸化性硫酸、各種濃度のリン酸、高温酢酸、ギ酸などの有機酸、臭素酸、塩化水素ガスに対して優れた耐食性を示します。 同時に、ハロゲン触媒による腐食にも耐性があります。 したがって、ハステロイ B-2 合金は、通常、塩酸の蒸留や濃縮など、さまざまな過酷な石油および化学プロセスで使用されます。 エチルベンゼンのアルキル化、酢酸の低圧オキソ合成、その他の製造プロセス。 しかし、ハステロイ B-2 合金の産業用途では長年にわたって発見されてきました。

(1) ハステロイ B-2 合金には、耐粒界腐食性に大きな影響を与える 2 つの鋭敏化ゾーンがあります。1200 ～ 1300 度の高温ゾーンと 550 ～ 900 度の中温ゾーンです。

(2) ハステロイ B-2 合金の溶接金属および熱影響部におけるデンドライト偏析により、金属間相および炭化物が粒界に沿って析出し、粒界腐食に対してより敏感になります。

(3) ハステロイ B-2 合金は中温での熱安定性に劣ります。 ハステロイ B-2 合金の鉄含有量が 2% を下回ると、合金はベータ相 (規則的な金属間化合物である Ni4Mo 相) の変態を受けやすくなります。 合金が650～750度の温度範囲に少し長く留まると、瞬時に相が生成されます。 相の存在により、ハステロイ B-2 合金の靱性が低​​下し、応力腐食に対して敏感になり、原材料の製造中 (熱間圧延プロセスなど)、ハステロイ B-2 合金に損傷を与えることさえあります。機器の製造プロセス（ハステロイ B-2 合金機器の溶接後の全体的な熱処理など）および使用環境におけるハステロイ B-2 合金機器の亀裂。 現在、我が国および世界各国が定めているハステロイB-2合金の耐粒界腐食性の標準試験法は常圧沸騰塩酸法であり、評価方法は減量法となっています。 ハステロイ B-2 合金は塩酸腐食に耐性のある合金であるため、常圧沸騰塩酸法はハステロイ B-2 合金の粒界腐食傾向を試験するのに非常に鈍感です。 国内の科学研究機関は、高温塩酸法を使用してハステロイB-2合金を研究し、ハステロイB-2合金の耐食性は化学組成だけでなく、熱にも依存することを発見しました。処理制御プロセス。 熱処理プロセスが不適切に制御されると、ハステロイ B-2 合金の粒子が成長するだけでなく、粒子間に高 Mo σ 相が析出します。 このとき、ハステロイ B-2 合金の耐粒界腐食性は大幅に低下します。 高温塩酸試験では粗粒板と普通板では粒界エッチング深さが2倍程度異なっていた。