镍合金按用途可分为:
(1)镍基高温合金:主要合金元素有铬、钨、钼、钴、铝、钛、硼、锆等。其中铬起和抗腐蚀作用,其他元素起强化作用。在650~1000℃高温下有较高的强度和、抗燃气腐蚀能力,是高温合金中应用广、高温强度的一类合金。用于制造航空发动机叶片和火箭发动机、核反应堆、能源转换设备上的高温零部件。
(2)镍基耐蚀合金:主要合金元素是铜、铬、钼。具有良好的综合性能,可耐各种酸腐蚀和应力腐蚀。早应用的是镍铜合金,又称蒙乃尔合金;此外还有镍铬合金、镍钼合金、镍铬钼合金等。用于制造各种耐腐蚀零部件。
(3)镍基耐磨合金:主要合金元素是铬、钼、钨,还含有少量的铌、钽和铟。除具有耐磨性能外,其、耐腐蚀、焊接性能也好。可制造耐磨零部件,也可作为包覆材料,通过堆焊和喷涂工艺将其包覆在其他基体材料表面。
镍合金
镍合金的种类
市场上可以买到的镍合金产品形式多种多样,包括中板、薄板、带材、管材、接头和锻件。部分产品的ASTM规范列。某些镍合金还有铸造产品,它们通常具有与其锻轧产品不同的特性。
镍合金一般按照其主要合金成分进行分类,下面简要介绍广泛用于化工设备的镍合金:
纯镍纯镍(合金200)对各类还原性酸和盐有非常好的耐蚀性,但不适用于强氧化性的介质如。纯镍的特性是其的耐苛性碱甚至是熔融态苛性碱腐蚀的能力。虽然纯镍在干燥卤素介质中耐蚀性很突出,但在水以下其耐蚀性不足。对于温度超过600℉的应用,选用合金200的衍生牌号--低碳含量的镍201(UNSUO2201)。
镍合金的发展
同铁和铜一样,自从进入文明社会,镍就被用于合金。但是与钢、黄铜和青铜相比,镍合金是化学工业的后来者。
个具有商业重要性的镍合金是合金400,它是由国际镍公司(后来叫Inco合金公司)于1905年开发出来并推向市场,商标为蒙乃尔(MONEL)。下一个重要的里程碑是1930年左右问世的镍-钼合金B和镍-铬-钼-钨合金C。它们的发明者是HaynesStellite公司(现在叫Haynes国际公司),其中的两个注册商标为HASTELLOY。镍基合金发展的下一个重要阶段来自于Inco公司,1931年开发出镍-铬-铁合金600及1949年开发出镍-铁-铬合金,分别命名为INCONEL和INCOLOY。
钢与镍及镍合金焊接,常见问题解答
热裂纹
钢与镍及其合金的焊缝中,产生热裂纹的主要原因是,由于高镍焊缝具有树枝状组织,在粗大晶粒的边缘上,集中了一些低熔点共晶体,从而削弱了晶粒间的联系,降低了焊缝金属的抗裂能力。另外,焊缝金属的镍含量过高对焊缝金属产生热裂纹有重大的影响,在铁镍焊缝中,氧、硫、磷等杂质对焊缝热裂纹倾向也有很大的影响。
当采用无氧焊剂时,由于焊缝中氧、硫、磷等有害杂质质量的减少,特别是含氧量的下降,使裂纹量大为减小。因为熔池结晶时,氧和镍能形成Ni+NiO共晶体,共晶温度为1438℃,而且氧还能加强硫的有害作用。所以焊缝中含氧量较高时,热裂纹倾向较大。
Mn、Cr、Mo、Ti、Nb等合金元素,均能提高焊缝金属的抗裂性能。Mn、Cr、Mo、Ti、Nb均是变质剂,能细化焊缝组织,并能打乱其结晶方向。Al、Ti还是强烈的脱氧剂,能降低焊缝中氧的含量。Mn能与S形成难熔化合物MnS,从而减少硫的有害作用。
焊接接头的力学性能
铁镍焊接接头的力学性能与填充金属材料以及焊接参数有关。在焊接纯镍和低碳钢时,当焊缝中Ni当量低于30%,在焊缝快速冷却条件下,焊缝中会出现马氏体结构,使接头的塑性和韧性急剧下降。因此,为了使接头获取较好的塑性和韧性,铁镍焊缝中的Ni当量应大于30%。
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