Hastelloy C4 keemiline koostis ja omadused

Hastelloy C4 on niklisulam, millel on termiline stabiilsus ja korrosioonikindlus agressiivses keskkonnas. Struktuuriliselt ühe stabiilseima niklisulamina säilitab see oma omadused ka pärast pikaajalist kokkupuudet kõrgete temperatuuridega, muutes selle keemilise töötlemise rakendustes hindamatuks.

See artikkel tutvustab põhjalikku ülevaadet Hastelloy C4 keemilisest koostisest, füüsikalistest ja mehaanilistest omadustest, korrosioonikindlusest ja rakendustest.

Hastelloy C4 keemiline koostis

Hastelloy C4 on sepistatud niklisulam, mis tagab jõudluse söövitavas keskkonnas. Koostist iseloomustab madal süsiniku- ja ränisisaldus, mis vähendab oluliselt karbiidide sadenemise ja sellele järgneva teradevahelise korrosiooni ohtu keeviskonstruktsioonides.

Hastelloy C4 nominaalne keemiline koostis on toodud järgmises tabelis:

Volframi strateegiline väljajätmine eristab Hastelloy C4 varasematest sulamitest, nagu C276, samas kui oluliselt vähenenud rauasisaldus suurendab termilist stabiilsust, minimeerides kahjulike intermetallide faaside moodustumist pikaajalisel kõrgel temperatuuril.

Hastelloy C4 füüsikalised omadused

Hastelloy C4 nikkel-kroom-molübdeenisulamitele iseloomulikud füüsikalised omadused:

Tabel: Hastelloy C4 füüsikalised omadused

Hastelloy C4 suhteliselt madal soojusjuhtivus ja mõõdukas soojuspaisumistegur. Kõrge elektritakistus aitab kaasa selle headele keevitusomadustele võrreldes juhtivamate materjalidega.

Hastelloy C4 mehaanilised omadused

Ruumitemperatuuri mehaanilised omadused

Lõõmutatud olekus on Hastelloy C-4-l tavaliselt:

Tõmbetugevus: 690-860 MPa (100-125 ksi)

Tootmistugevus (0,2% nihe): 275 MPa või suurem (40 ksi või suurem)

Pikendus: 40% või suurem 2 tolli kohta

Pindala vähendamine: umbes 50%

Kõvadus: kuni 217 HB (Brinell) või väiksem või võrdne 95 HRB (Rockwell B)

Sulam säilitab märkimisväärse elastsuse ja sitkuse isegi krüogeensetel temperatuuridel kuni -196 kraadi, kusjuures Charpy V-sälgu löögi väärtused ületavad tavaliselt 120 J nii toatemperatuuril kui ka –196 kraadi juures.

Kõrgendatud temperatuuri omadused

Hastelloy C4-l on erakordne termiline stabiilsus, säilitades kasulikud mehaanilised omadused temperatuuridel kuni 1040 kraadi. Sulam säilitab hea plastilisuse ja korrosioonikindluse isegi pärast pikaajalist vananemist 650–1040 kraadi juures.

Korrosioonikindluse omadused

Hastelloy C4 korrosioonikindlus on selle kõige väärtuslikum omadus, millel on demonstreeritud jõudlus erinevates söövitavates keskkondades:

Ühtlane korrosioon

Hastelloy C-4 omab silmapaistvat vastupidavust paljudele söövitavatele ainetele, sealhulgas:

Kuumad saastunud mineraalhapped (väävel-, vesinikkloriid-, fosforhape)

Orgaanilised ja anorgaanilised kloriidid, kuiv kloorgaas

Sipelg- ja äädikhape, äädikhappeanhüdriid

Lahustid, merevesi ja soolvee lahused

Sulam näitab eriti head jõudlust tugevalt oksüdeerivates keskkondades, kus see võib ületada C-276. Tugevalt redutseerivates keskkondades nagu vesinikkloriidhape näitab C-276 aga tavaliselt paremat vastupidavust.

Lokaliseeritud korrosioon

Kõrge molübdeenisisaldus (14{1}}17%) tagab suurepärase vastupidavuse punkt- ja pragukorrosioonile kloriidi sisaldavates keskkondades. See muudab Hastelloy C-4 sobivaks kasutamiseks merevees, riimvees ja keemilistes protsessides, mis hõlmavad kloriidkatalüsaatoreid või saasteaineid.

Ülimadal süsinikusisaldus (vähem kui 0,015%) suurendab oluliselt vastupidavust sensibiliseerimisele ja sellele järgnevale teradevahelisele korrosioonile. See kriitiline atribuut minimeerib tera piiride karbiidide moodustumist keevitussoojus{3}}mõjutatud tsoonides, võimaldades sulamit kasutada keevitatud olekus enamiku keemiliste protsesside rakendustes, ilma et oleks vaja järel{5}}keevituslahuse lõõmutamist.

Uuringud on näidanud, et korralikult keevitatud Hastelloy C4 liitekohad võivad avaldada võrreldavat või isegi paremat korrosioonikindlust mitteväärismetalliga, kusjuures korrosioonimäär on standardiseeritud teradevahelise korrosioonikatsetes kuni 5,03 mm aastas.

Termiline stabiilsus ja mikrostruktuurilised omadused

Hastelloy C4 töötati välja spetsiaalselt suurema termilise stabiilsuse tagamiseks võrreldes varasemate niklisulamitega. Strateegilised koostise kontrollid vähendavad kahjulike intermetalliliste faaside ja karbiidide moodustumist pikaajalisel kõrgel temperatuuril.

Sulamil on näo{0}}keskse kuupmeetri (FCC) austeniitse struktuur, mis jääb stabiilseks kogu kasuliku temperatuurivahemiku ulatuses. See mikrostruktuuriline stabiilsus tagab ühtlase jõudluse kõrgel -temperatuurilistes rakendustes, nagu suitsugaaside väävlitustamise süsteemid, keemilise töötlemise seadmed ja tuumakütuse ümbertöötlemisrajatised, kus termiline tsükkel on tavaline.

Valmistamis- ja töötlemisomadused

Keevitamine

Hastelloy C4-l on hea keevitatavus, kasutades tavalisi sulakeevitustehnikaid, sealhulgas:

Gaas-volframkaarkeevitus (GTAW/TIG)

Gaasiga metalli kaarkeevitus (GMAW/MIG)

Plasma kaarkeevitus

Varjestatud metallist kaarkeevitus (SMAW)

Soovitatavad tavad hõlmavad järgmist:

Kasutades sobiva koostisega täitemetalle (ERNiCrMo-7) või spetsiaalseid Hastelloy C-4 keevitustooteid.

Madala soojussisendi säilitamine läbipääsudevahelise temperatuuriga alla 150 kraadi.

Veenduge, et materjal on enne keevitamist lõõmutatud-.

Nõuetekohane puhastamine saasteainete eemaldamiseks.

Kuumtöötlus

Korrosioonikindluse optimeerimiseks tarnitakse Hastelloy C4 tavaliselt lahusega lõõmutatud olekus{1}. Sulamit ei saa tugevdada ainult kuumtöötlemisega, kuna see ei kõvene sademetega.

Kuum ja külm töö

Kuumtöö: Soovitatav temperatuurivahemik 1080-900 kraadi kiire jahutamisega pärast töötlemist.

Külmtöötlemine: nõuab suuremat võimsust kui austeniitsed roostevabad terased tänu suuremale kõvenemiskiirusele; tõsiste deformatsioonide korral võib olla vajalik vahepealne lõõmutamine.