HastelloyC-4哈氏耐蚀合金性能参数详解
高温合金概述；
高温合金是指由铬、钼、钴、镍、钛、钨、硼、铈、锆等元素组成，具有优异的高温抗氧化性、优异的耐热性、耐腐蚀性和抗疲劳性，良好的拉伸性和断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金”，能在极端环境下长期工作的一类金属材料、因此广泛应用于航空航天、海洋船舶、石油化工、核工业领域和能源领域。
言归正传下面我们来说说───── HastelloyC-4哈氏耐蚀合金
HastelloyC-4与其他早期开发的具有类似化学成分的合金的主要区别在于低碳、硅、铁和钨的含量。这种化学成分使其在650-1040℃表现出优异的稳定性，提高了抗晶间腐蚀的能力，并能在适当的制造条件下避免边缘线腐蚀敏感性和焊缝热影响区腐蚀。
HastelloyC-4化学组成
HastelloyC-4化学组成
HastelloyC-4规格、名称、关键特性、典型应用
HastelloyC-4规格、名称、关键特性、典型应用
HastelloyC-4熔点、膨胀系数、刚性模数、弹性模数
HastelloyC-4熔点、膨胀系数、刚性模数、弹性模数
HastelloyC-4成品的热处理
HastelloyC-4成品的热处理
HastelloyC-4性质
HastelloyC-4是20世纪70年代研制成功的通用耐蚀哈氏合金。在还原性和氧化性介质中均能保持钝化状态并均匀腐蚀，广泛应用于恶劣腐蚀环境中的化工管道。为了保证哈氏合金管道的安全性和使用寿命，要求其焊接可靠性高。由于哈氏合金中含有钼、铬等多种耐腐蚀合金成分，在焊接和凝固过程中容易发生偏析。而高温停留时间过长，会出现拓扑密相和碳化物析出，晶界铬和钼会被贫化；在许多还原和氧化环境中容易造成焊接接头对晶间腐蚀敏感。为了满足应用要求，必须保证合金焊接接头的耐腐蚀性能优于母材。
1实验材料和方法
HastelloyC-4材料及填充焊丝成分如表1所示，采用多层多道氩弧焊接，焊接时严格控制层间温度低于250 ℃,防止过热。
为了评价焊接接头在氧化性腐蚀溶液中的使用寿命，参照GB/T 15260-94《晶间腐蚀试验方法》中的方法A进行了抗晶间腐蚀试验，测定了试样的质量损失，计算了腐蚀速率。
接头样品尺寸为2.94cm ×1.95cm ×0.59cm，表面状况相似的母材样品尺寸为2.96cm×1.98cm×0.59cm，以作比较。每24小时取出样品，清洗、干燥、称重并做好记录。
利用金相显微镜和扫描电镜对焊接接头的微观组织和形貌进行了表征，并利用能谱分析确定了焊缝和接头母材的成分。
2实验结果
2.1耐晶间腐蚀的测定
抗晶间腐蚀实验按上述方法进行，腐蚀100小时后完成。取出样品，清洗并干燥。观察焊接接头样品的腐蚀情况。接头试样焊缝部分明显凸出，腐蚀情况比母材轻。如图1所示，可以清楚地看到母材的晶间腐蚀程度大于焊缝。
根据每个腐蚀周期测得的称重结果，分别计算接头和基材样品的质量损失，结果见图2。结果表明，接头试样在各时间段的质量损失均小于基材试样，两者之间的差距逐渐拉大。根据GB/T 15260-94，根据最终质量损失计算腐蚀速率V，计算公式如下:
V =K·△m
A ·t ·p (1)
其中:k为常数，8.76×10mm/a；t是曝光时间，h；a为暴露面积，cm；Am是质量损失，g；p是材料密度，g/cm。计算结果如下:接头试样的平均腐蚀速率
为5.0319mm/a，母材试样的平均腐蚀速率为5.7970 mm/a，说明焊接接头的抗晶间腐蚀性能略好于原始母材。
2.2显微硬度分析
测量接头每个区域的显微硬度。测试位置距焊缝上表面约1.5毫米，显微硬度曲线如图3所示。母材平均硬度为HV229，热影响区平均硬度为HV198，表现出明显的软化现象。焊缝区的显微硬度分布不均匀，从右到左呈上升趋势。因为多道焊是从右向左完成的，第一道右焊道在后续焊道中受热软化，受热次数越多，软化越严重。
3分析和讨论
为了进一步分析接头各部分耐腐蚀性能的差异，用金相显微镜观察了接头的显微组织，接头的显微组织如图4所示。可见基体组织以单相奥氏体为主，其上分布有少量析出相黑点；焊缝显微组织为具有成分偏析的单相枝晶组织，这是焊接过程中熔池快速非平衡凝固造成的。热影响区晶粒均匀，析出相黑点减少。认为焊接热效应等效于固溶处理。稍微提高温度就能使基体中析出的拓扑密相和碳化物重新溶解。同理，多层多道焊使现有焊缝在后续焊道的焊接热循环中进行固溶处理，促进成分均匀，提高耐蚀性。严格控制层间温度，防止过大的热影响，充分利用焊接热循环的等效固溶处理是提高焊缝耐蚀性的有效方法。
实验结果表明，焊缝的抗晶间腐蚀性能优于母材。考虑到焊缝是成分偏析严重的枝晶组织，说明焊缝枝晶的晶界铬含量应高于母材。用能谱点扫描分析焊缝和母材的成分。如图5所示，焊缝枝晶边界Cr含量为19.70%(质量分数，下同)，比母材高14.03%。增加焊丝中的铬含量是提高焊缝组织抗氧化晶间腐蚀能力的有效方法。
3结论
(1)提高变形温度或降低应变速率可以显著降低TC18钛合金变形过程中的真应力；与β区相比，α+β两相区的变形抗力对温度的变化更敏感。
(2)α+β区变形过程中，A相和β相均参与变形，球形初生A沿变形方向略有拉长，β相沿金属流动方向形成纤维状结构；当变形温度高于β相变点时，β相沿金属流动方向呈纤维状分布，在950℃时可观察到再结晶等轴β晶粒。
(3)在锤上锻造时(应变速率接近50s)，TC18钛合金在各自锻造温度下的变形抗力明显高于TA15和TC4。
总之，随着科学技术的不断进步和应用要求的不断提高和人类对能源、工业的需求不断增长，在未来，相信这种材料必将拥有一个更广泛的应用和更广阔的发展前景，为各种重要领域提供更加安全、可靠、高效的解决方案。
