NS3306 鎳基耐蝕合金簡介

NS3306（NS336）為 Ni-Cr-Mo 耐蝕合金，具有耐氧化-還原復合介質、 耐海水腐蝕特性，且熱強度高。NS3306 與美國 ASTM 標準中的 N06625（Inconel 625）相對應。

鎳是重要的有色金屬， 不僅具有很高的強度和塑性， 還有良好的耐蝕性。 鎳及鎳合金 常用于石油化工設備制 造、 核反應堆 工程、 航空工 業 等 領 域。Inconel 625 作為新一代高強度耐腐蝕高溫合金，有著優異的耐蝕性能。

NS336耐蝕合金化學成分

鎳合金在天然海水中的腐蝕行為

在海水全浸區暴露的Monel 400發生點蝕和縫隙腐蝕。 點蝕呈坑狀(見圖a)。它開始暴露的2年點蝕發展較快，2年后點蝕速度減慢。它暴露2年的最大點蝕深度O 46 mm．暴露7年為O．65mm。暴露2年和7年，最大縫隙腐蝕 深度分別為O 43mm和0 56mm。MoneI 400試樣側邊的點蝕密度、點蝕深度都比正面大，側邊的最大點蝕深度比正面深O 2 mm。這是由于機械加工造成試樣側面的殘余應力。殘余應力增加了Monel 400對點蝕的敏感性。

Nsll2(Incoloy 800)在海水中的腐蝕嚴重。它的腐蝕類型為點蝕、隧道腐蝕和縫隙腐蝕，見圖b。它在海水中暴露1年即因隧道腐蝕和縫隙腐蝕穿7L(試樣原始厚度2mm)。暴露4年腐蝕溝槽的長度超過loo mm。

Ns312(Inconel 600)在海水中的腐蝕較重。它在全浸區暴露2年的最大點蝕深度為0 38 mm；暴露4年，Ns312發生溝槽腐蝕，最大深度達3．42mm；暴露7年因溝槽腐蝕穿孔(原始厚度4．2 mm)。暴露2年的最大縫隙腐蝕深度為0．62mm，7年為2．52mm。

Nsll2和Ns312的溝槽腐蝕、隧道腐蝕以點蝕或縫隙腐蝕為起點，沿重力方向發展。溝槽腐蝕、隧道腐蝕發展很快。溝槽腐蝕的形貌是明顯的蝕溝；隧道腐蝕則是隱伏的，多半不露出表面，基體內腐蝕，表面留下未受腐蝕的薄膜。

Ns334(Hastelloy c-276)、Ns335(Hasteuoy C-4)和 GH3128在海水中表現出很好的耐蝕性。暴露7年，這3種鎳合金均沒有出現腐蝕痕跡。

Ns336(Inconel 625)在海水中也有很好的耐蝕性。在暴露1年、4年和7年的Ns336試樣上沒發現腐蝕痕跡。但在暴露2年的試樣上發現深度為0．08 mm的蝕點，蝕點在機械劃傷處。文獻[3]認為，Ns336在海水中的耐蝕性與Ns334、Ns335相同，是通常所知的在海洋環境中最耐蝕的結構材料，在耐蝕性方面唯有鈦合金可與之媲美。結果表 明，機械劃傷增加了Ns336對點蝕的敏感性。 Hastelloy G和GHl8l在海水中顯示了好的耐蝕性。Hastelloy G暴露2～7年最大點蝕深度O．05 mm，最大縫隙腐蝕深度o．12 mm。Hastelloy G暴露4年的試樣上的點蝕發生在機械劃傷處，表明機械劃傷處對點蝕較敏感。

GHl8l在全浸區暴露1年，沒發生局部腐蝕。暴露2—7年，試樣上有較淺的點蝕，最大深度O 05 mm。暴露期間的最大縫隙腐蝕深度0 14 rnm。 由于點蝕和縫隙腐蝕的隨機性及機械劃傷、生物污損影響，鎳合金的點蝕深度和縫隙腐蝕深度與時間的關系是不規律的。 腐蝕速率鎳合金在海水中的腐蝕速率(由失重計算)較低或很低。局部腐蝕較重的Monel 400，Nsll2，Ns312腐蝕速率小于lo“n∥a；耐蝕性好的鎳合金腐蝕速率小于o 029 “rr∥a。 鎳合金在海水中因局部腐蝕而遭到破壞，而用腐蝕失重計算的腐蝕速率意味著均勻減薄。用腐蝕速率判斷鎳合金的耐蝕性無實際意義。

材料牌號與化學成分

鎳合金在海水中的耐蝕性相差很大。Ns334，Ns335．Ns336，GH3128在海水中有很好的耐蝕性，Hastelloy G和 GHl8l有好的耐蝕性。機械劃傷、加工殘余應力增加鎳合金對點蝕的敏感性。 鎳合金在潮汐區的耐蝕性比全浸區好。在全浸區耐蝕性好的鎳合金在潮汐區的耐蝕性也較好。海生物污損對Nsll2和Ns312在海水中的腐蝕有影 響。NS334，Ns335，Ns336，GH3128，Hastelloy G和GHl8l能免于污損海生物引起的腐蝕。

綜合比較

Inconel 617，625 較 600，690 合金有著更好的持久性能且未發現有應力腐蝕開裂及氫致晶間腐蝕傾向的報道，與 Inconel 718 相比有著優異的耐蝕性能.Inconel 617、625 合金中有害相析出較少，組織及力學性能穩定，Inconel 617 合金隨耐蝕性能優異，但合金中加入了大量的 Co 元素，成本較高[24]，不符合我國可持續發展 的目標，并且在接觸中子輻照部位有安全隱患；Inconel 625 合金中添加了 Nb 元素， 使得合金有良好的持久性能，22%Cr 與 9%Mo 含量使合金有著良好的高溫力學性能及優異的耐蝕性能。

鎳基合金服役過程中性能的變化

高溫服役初期，γ''相的析出使得合金材料硬化；時間延長，δ相形成，碳化物逐漸轉變、增多，使得晶界連續，此外，加之 TCP 等有害相得析出，合金塑韌性明顯下降 ，合金斷裂方式逐步轉變為沿晶斷裂。

金屬鎳有著優異的耐蝕及抗氧化性能，合金中含有 22%的鉻元素及 8%的鉬元素， 提高了合金的電極電位，即耐蝕性。高溫服役過程中，晶界 NbC 首先與 Mo、Fe 元素發生反應，生成 M6C 或 M7C3型復合碳化物，既而與 Cr 元素進一步反應，轉變為富含 Cr 元素的 M23C6型復合碳化物，造成晶界處 Cr 及 Mo 元素的貧化，使得合金敏感化， 易發生晶間腐蝕及應力腐蝕。此外，γ''及δ-Ni3Nb 相在強氧化性環境中會優先于基體，而溶解于介質中，導致合金材料失效。

穩定化處理：又稱：二次固溶處理，預時效處理。在添加穩定化元素（Ti、Nb、 Ta 等）的合金中須進行穩定化處理，目的是使穩定化元素以碳化物的形式適量析出， 釘扎晶界，阻止合金在服役中發生粗化，提高合金抗軟化能力。穩定化的溫度低于固 溶溫度，也低于 TiC、NbC、TaC 的溶解溫度，高于其他元素的溶解溫度，在這樣的 溫度下，TiC、NbC、TaC 得以析出，可以有效抑制晶粒長大，同時還可進一步溶解及 均勻其他合金元素。 時效處理：對固溶處理后的材料在某一溫度下保溫，在此過程中，過飽和固溶體 分解，析出細小的彌散分布的第二相顆粒從而改變材料性能。在鎳基合金中，時效強 化型合金主要以γ'或γ''相強化，其中γ'相可通過時效處理析出，γ''相在時效處理過程中 析出緩慢（>8h 開始析出）。γ'或γ''相與基體呈共格關系，產生極大的共格應力場，位 錯采用切過機制越過顆粒，這個過程使得合金強度硬度大幅提高。通常時效溫度 600 900C，不同溫度下時效，析出相的尺寸不同，形態也稍有差異，部分合金為了有 良好的性能，也采用雙級時效的工藝，以析出不同尺寸的γ'相。由于γ'相有高溫回溶的 特性，時效工藝的選擇不應只考慮室溫強度硬度，還需考慮材料的服役溫度。 特殊熱處理：主要是指彎曲晶界的特殊熱處理工藝，典型的彎曲晶界熱處理采用 的是：控冷處理、回溶處理、等溫處理，添加在固溶處理的基礎上。處理后可以得到 彎曲的晶界，對裂紋的擴展造成阻力，增加合金抗蠕變和持久性能，提高塑性