Hastelloy C4 е никелова сплав има термична стабилност и устойчивост на корозия в агресивни среди. Като една от най-стабилните структурно никелови сплави, той запазва свойствата си дори след продължително излагане на високи температури, което го прави безценен за приложения в химическата обработка.
Тази статия представя изчерпателен преглед на химичния състав, физичните и механичните свойства, устойчивостта на корозия и приложенията на Hastelloy C4.
Hastelloy C4 Химичен състав
Hastelloy C4 е кована никелова сплав за осигуряване на ефективност в корозивни среди. Съставът се характеризира с ниско съдържание на въглерод и силиций, което значително намалява риска от карбидно утаяване и последваща междукристална корозия в заварени конструкции.
Номиналният химичен състав на Hastelloy C4 е описан в следната таблица:
|
Състав |
Съдържание (%) |
|
Никел (Ni) |
Баланс (приблизително 65%) |
|
хром (Cr) |
14-18 |
|
Молибден (Mo) |
14-17 |
|
желязо (Fe) |
3 макс |
|
Кобалт (Co) |
2 макс |
|
Титан (Ti) |
0,7 макс |
|
Манган (Mn) |
1 макс |
|
Силиций (Si) |
0,08 макс |
|
Въглерод (C) |
0,015 макс |
|
Фосфор (P) |
0,04 макс |
|
Сяра (S) |
0,03 макс |
Стратегическият пропуск на волфрам отличава Hastelloy C4 от по-ранните сплави като C276, докато значително намаленото съдържание на желязо подобрява термичната стабилност чрез минимизиране на образуването на вредна интерметална фаза по време на продължително излагане на висока -температура.
Физични свойства на Hastelloy C4
Физически свойства на Hastelloy C4, характерни за сплавите на никел-хром-молибден:
Таблица: Физични свойства на Hastelloy C4
|
собственост |
Стойност |
Условия/Бележки |
|
Плътност |
8,64 g/cm³ (0,312 lb/in³) |
На 20 градуса |
|
Точка на топене |
1335-1380 градуса (2435-2516 градуса F) |
- |
|
Специфичен топлинен капацитет |
408 J/kg· градус |
На 100 градуса |
|
Топлопроводимост |
10.1 W/m·K |
На 100 градуса |
|
Коефициент на топлинно разширение |
10,9 × 10⁻⁶/ градус |
20-100 градуса (среден коефициент) |
|
Електрическо съпротивление |
1,25 μΩ·cm |
На 20 градуса |
|
Модул на еластичност |
211 GPa (30,8 × 10³ ksi) |
На напрежение, на 20 градуса |
|
Модул на твърдост |
78,6 GPa (11,4 × 10³ ksi) |
На 20 градуса |
Относително ниската топлопроводимост и умереният коефициент на топлинно разширение на Hastelloy C4. Високото електрическо съпротивление допринася за добрите му заваръчни характеристики в сравнение с по-проводимите материали.
Hastelloy C4 Механични свойства
Механични свойства при стайна температура
В загрято състояние Hastelloy C-4 обикновено показва:
Якост на опън: 690-860 MPa (100-125 ksi)
Граница на провлачване (0,2% отместване): По-голямо или равно на 275 MPa (По-голямо или равно на 40 ksi)
Удължение: По-голямо или равно на 40% в 2 инча
Намаляване на площта: приблизително 50%
Твърдост: по-малка или равна на 217 HB (Brinell) или по-малка или равна на 95 HRB (Rockwell B)
Сплавта поддържа забележителна пластичност и издръжливост дори при криогенни температури до -196 градуса, като стойностите на удар на Шарпи с V-образен прорез обикновено надвишават 120 J както при стайна температура, така и при -196 градуса.
Свойства при повишена температура
Hastelloy C4 има изключителна термична стабилност, запазвайки полезни механични свойства при температури до 1040 градуса. Сплавта поддържа добра пластичност и устойчивост на корозия дори след дълго-трайно стареене при 650-1040 градуса.
Свойства за устойчивост на корозия
Устойчивостта на корозия на Hastelloy C4 представлява най-ценното му качество, с демонстрирана производителност в различни корозивни среди:
Равномерна корозия
Hastelloy C-4 проявява изключителна устойчивост на широк спектър от корозивни среди, включително:
Горещи замърсени минерални киселини (сярна, солна, фосфорна киселина)
Органични и неорганични хлориди, сух хлорен газ
Мравчена и оцетна киселина, оцетен анхидрид
Разтворители, морска вода и солен разтвор
Сплавта демонстрира особено добра производителност в силно окислителни среди, където може да надмине C-276. Въпреки това, в силно редуциращи среди като солна киселина, C-276 обикновено показва по-добра устойчивост.
Локализирана корозия
Високото съдържание на молибден (14-17%) осигурява отлична устойчивост на точкова и цепнатина корозия в среда, съдържаща хлорид. Това прави Hastelloy C-4 подходящ за приложения в морска вода, солена вода и химически процеси, включващи хлоридни катализатори или замърсители.
Свръх-ниското съдържание на въглерод (По-малко или равно на 0,015%) значително повишава устойчивостта на сенсибилизация и последваща междукристална корозия. Този критичен атрибут свежда до минимум образуването на карбиди по границата на зърното в зоните,-засегнати от топлината на заваряване, което позволява сплавта да се използва в-заварено състояние за повечето приложения в химически процеси, без да се изисква отгряване на разтвора след-заваряване.
Изследванията показват, че правилно заварените съединения от Hastelloy C4 могат да проявят сравнима или дори по-добра устойчивост на корозия с основния метал, с ниски нива на корозия от 5,03 mm/година при стандартизирани тестове за междукристална корозия.
Термична стабилност и микроструктурни характеристики
Hastelloy C4 е специално формулиран за повишена термична стабилност в сравнение с по-ранните никелови сплави. Стратегическият контрол на състава минимизира образуването на вредни интерметални фази и карбиди по време на продължително излагане на високи температури.
Сплавта разполага с лицево-центрирана кубична (FCC) аустенитна структура, която остава стабилна в полезен температурен диапазон. Тази микроструктурна стабилност гарантира постоянна производителност при високо-температурни приложения като системи за десулфуризация на димни газове, оборудване за химическа обработка и съоръжения за преработка на ядрено гориво, където топлинният цикъл е обичаен.
Характеристики на производство и обработка
Заваряване
Hastelloy C4 има добра заваряемост при използване на обичайни техники за заваряване чрез стопяване, включително:
Заваряване с газова волфрамова дъга (GTAW/TIG)
Газова електродъгова заварка (GMAW/MIG)
Плазмено дъгово заваряване
Екранирано метално дъгово заваряване (SMAW)
Препоръчителните практики включват:
Използване на съвпадащи съставни добавъчни метали (ERNiCrMo-7) или специални продукти за заваряване Hastelloy C-4.
Поддържане на ниска входяща топлина с междинни температури под 150 градуса.
Гарантиране, че материалът е в състояние на загряване преди-заваряване.
Правилно почистване за отстраняване на замърсители.
Термична обработка
Hastelloy C4 обикновено се доставя в разтвор-закалено състояние за оптимизиране на устойчивостта на корозия. Сплавта не може да бъде подсилена само чрез топлинна обработка, тъй като не претърпява втвърдяване на валежите.
Гореща и студена работа
Гореща работа: Препоръчителен температурен диапазон от 1080-900 градуса с бързо охлаждане след обработка.
Студена обработка: Изисква по-голяма мощност от аустенитните неръждаеми стомани поради по-високата степен на втвърдяване при работа; междинно отгряване може да е необходимо за сериозни деформации.
