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哈氏合金(Hastelloy alloy)
一、引言
哈氏合金是镍基合金的一种，目前主要分为B、C、G三个系列，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，在国外已广泛应用于石油、化工、环保等诸多领域。其牌号和典型使用场合如下表所示。
为改善哈氏合金的耐蚀性能和冷、热加工性能，哈氏合金先后进行了三次重大改进， 其发展过程如下：
B系列 ：B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
C系列 ：C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
G系列 ：G → G-3（00Cr22Ni48Mo7Cu） → G-30(00Cr30Ni48Mo7Cu)
目前使用广泛的是第二代材料N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)、N06455(C-4)和N06985(G-3)。第三代材料N10675(B-3)、N10629(B-4)、N06059(C-59)处于阶段。由于冶金技术的进步，近年来出现了多个牌号的含~6%Mo的所谓“超级不锈钢”，替代了G系列合金，使得G系列合金的生产和使用迅速下降。
三、力学性能
哈氏合金的力学性能非常突出，它具有高强度、高韧性的特点，所以在机加工方面有一定的难度，而且其应变硬化倾向极强，当变形率达到15%时，约为18-8不锈钢的两倍。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。
超级马氏体不锈钢
显组织
超级马氏体不锈钢典型的基体金属显组织为回火马氏体。这种低碳回火马氏体组织具有很高的强度和韧性。根据含镍量的不同、热处理条件的差异，一些牌号的超级马氏体不锈钢基体显组织中可能会出现10％～40％的细小弥散状残留奥氏体。对于含铬16％等级的超级马氏体不锈钢，显组织中可能出现少量的δ铁素体。为了获得理想的细晶粒回火马氏体，在钢板交货之前一般都经过淬火加回火处理。
机械性能
超级马氏体不锈钢不仅具有较好的耐腐蚀性、可焊接性，而且具有强度高和低温韧性好的特点。典型的机械性如下：
延伸率大于12％
焊接性能
马氏体不锈钢含铬13％，由于铁素体晶粒在焊接过程中粗化和硬化，而使其可焊性很差。以往，这类不锈钢的用途严格限制于非焊接零件的安装。经过冶炼工艺的不断改进，降低了马氏体不锈钢中的碳、氮、硫含量，又增加了一定量的镍（ 含量达6.5％）和钼（ 含量2.5％），从而开发出了超级马氏体不锈钢。这种材料在加工制造过程中又采取了特殊的工艺措施，使得新的超级马氏体不锈钢的焊接性能大大超过了传统的马氏体不锈钢。
超级马氏体不锈钢的焊接可以采用人们熟悉的焊接工艺，诸如气体保护金属极电弧焊（GMAW或SMAW），气体保护钨电弧焊（GTAW）。埋弧焊（SAW）和励磁线圈电弧焊（FAW）。对于环缝焊接可以使用GTSW、GMAW和SAW，直缝焊大多数使用SAW。但是，激光焊和电子束焊也非常有吸引力。激光焊对生产直缝焊管是一种经济的焊接方法。由于冷却速度快，在焊缝中可以获得全马氏体显组织，从而得到很好的韧性和满意的耐蚀性。
耐蚀性能
超级马氏体不锈钢由于含碳量低，相当于提高了基体金属中含铬量的比例，所以耐腐蚀性好。
对于弱酸性腐蚀环境，超马氏体不锈钢有取代其它耐蚀合金的趋势。但是，在高温和有二氧化碳存在的腐蚀条件下，会产生一般腐蚀和局部腐蚀，在二氧化碳和硫化氢同时存在的腐蚀条件下，必须考虑在室温下产生的应力腐蚀裂纹和在高温下产生的局部腐蚀和一般腐蚀。根据腐蚀条件的不同（如CO2或CO2＋H2S），开发了不同牌号的超马氏体不锈钢（含钼或不含钼）。这种超13Cr不锈钢已成功地应用于北海地区的Gullfaks油田和Asgard油田。
不锈钢特性：在304钢的基础上，添加Ti以防止晶界腐蚀，适合于使用在430℃至900℃状态中。
不锈钢用途：航空器、排气管、锅炉汽包。
不锈钢牌号：309S
不锈钢特性：具有良好耐高温氧化性能与高温持久性能，耐热温度可达900℃，在无负荷的条件下， 耐热温度可达1000℃。
不锈钢用途：热处理炉，加热炉，电站锅炉热交换器，排烟道等高温环境设备。
不锈钢牌号：310S
不锈钢特性：具有良好耐高温氧化性能与高温持久性能，耐热温度可达1000℃，在无负荷的条件下， 耐热温度可达1100℃。
不锈钢用途：热处理炉，加热炉，电站锅炉热交换器，排烟道等高温环境设备。
不锈钢牌号：410
不锈钢特性：马氏体系的代表钢种，虽具有高强度，但不适合于恶劣的腐蚀环境。加工性良好，经过热处理后发生硬化，有磁性。
不锈钢用途：刀刃、机械部件、石油提炼设备、螺栓、螺母等。
不锈钢牌号：416
不锈钢特性：410基础上增加S的含量以切削性能。可以通过热处理强化。416的强度和切削加工性比304和316好，摩擦系数小，但耐腐蚀能力不如304和316。
不锈钢用途：多用于数控自动车床使用，生产电磁阀、特电机和电气元件等。
不锈钢牌号：420
不锈钢特性：410的高碳版本。淬火状态的硬度良好，具有耐腐蚀性，有磁性。
不锈钢用途：刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具（剪刀、刀）。
不锈钢牌号：431
不锈钢特性：马氏体不锈钢中强度与韧性搭配较好的一种钢种。它对氧化性酸、大部分有机酸以及有机盐类的水溶液有良好的耐蚀性。
不锈钢用途：航空部品、螺栓、雨刮器臂、弹簧、轴承等。
不锈钢牌号：440A、440B、440C
不锈钢特性：高铬，韧性大。可热处理至高硬度。
不锈钢用途：刀具、轴承等。
不锈钢牌号：430
不锈钢特性：作为铁素体钢的代表钢种，热膨胀率抵，成形性及耐氧化性较好。
不锈钢用途：耐热器具、燃烧器、家电产品、餐具、厨房洗涤槽等。
不锈钢牌号：430F
不锈钢特性：430基础上增加S的含量，改善切削性能。
不锈钢用途：耐热器具、燃烧器、家电产品、餐具、厨房洗涤槽等。
不锈钢牌号：630(17-4PH）
不锈钢特性：431牌号的改良型。沉淀硬化型。可以通过热处理方便地调整硬度。冷加工硬化明显。
不锈钢用途：齿轮、轴、阀等。
不锈钢牌号：631 (17-7PH）
不锈钢特性：301牌号的改良型。半奥氏体沉淀硬化型。常温的成型加工性良好。
不锈钢用途：飞机构造材料或精密机械的弹簧等。
不锈钢牌号：2205
不锈钢特性：双相不锈钢。兼具铁素体和奥氏体的优点。强度和韧性高。耐应力腐蚀和耐点蚀能力高于316L。
不锈钢用途：油气、石化、化肥、桥梁、建筑及化学品船等。
GH500 Udimet500 合金采用高Al高Ti沉淀强化的时效合金，具有高的屈服强度和断裂强度，应用于直升机的发动机涡部分。
GH520 Udimet520 该合金是一种合金化程度较高的沉淀强化镍基合金，可在980℃以下长期使用，在高温下具有良好的抗拉强度、较高的高温硬度和好的抗氧化性能。
GH536 HastelloyX 合金性能水平与GH3044合金相当，适用于制作在900℃以下长期使用的发动机室及其它高温部件。
GH586 为我国自行研制的难变形镍基高温合金，合金在-196℃~800℃范围内，具有高的屈服强度和持久蠕变强度和良好的抗氧化性能，现阶段国内综合性能的涡材料。在1050℃以上对钠盐的耐蚀能力稍差。
GH600 Inconel600 固溶强化的耐热耐蚀合金，具有良好的抗高温腐蚀性能、抗氧化性能、冷热加工性能、低温机械性能、冷热疲劳性能。650℃下具有较高的强度，成型性好，易于焊接。
GH625 Inconel625 合金具有良好的耐腐蚀和抗氧化性能，从低温到980℃具有良好的拉伸性能和疲劳性能，以及耐盐雾下的应力腐蚀。
GH648 эп648 高铬合金，在高温条件下具有良好的耐蚀性能和综合力学性能。
GH698 эи698 >在550~800℃范围内具有高的持久强度和良好的综合性能，与Waspaloy合金性能水平相当。
GH708 эп708 新型镍基时效合金，该合金具有较高的高温强度，优良的抗氧化性能和一定的可焊性能，可在900℃下长期使用。
GH864 Waspalloy 合金在540~815℃温度范围内具有良好的耐燃气腐蚀能力、较高的屈服强度和疲劳性能，工艺塑性良好，组织。
GH742 эп742ид rowspan="2" 合金在750~950℃具有良好的高温性能，是目前变形高温合金中合金化程度的涡材料，在大推力发动机上广泛应用。
