NS3306 镍基耐蚀合金简介

NS3306（NS336）为 Ni-Cr-Mo 耐蚀合金，具有耐氧化-还原复合介质、 耐海水腐蚀特性，且热强度高。NS3306 与美国 ASTM 标准中的 N06625（Inconel 625）相对应。

镍是重要的有色金属， 不仅具有很高的强度和塑性， 还有良好的耐蚀性。 镍及镍合金 常用于石油化工设备制 造、 核反应堆 工程、 航空工 业 等 领 域。Inconel 625 作为新一代高强度耐腐蚀高温合金，有着优异的耐蚀性能。

NS336耐蚀合金化学成分

镍合金在天然海水中的腐蚀行为

在海水全浸区暴露的Monel 400发生点蚀和缝隙腐蚀。 点蚀呈坑状(见图a)。它开始暴露的2年点蚀发展较快，2年后点蚀速度减慢。它暴露2年的最大点蚀深度O 46 mm．暴露7年为O．65mm。暴露2年和7年，最大缝隙腐蚀 深度分别为O 43mm和0 56mm。MoneI 400试样侧边的点蚀密度、点蚀深度都比正面大，侧边的最大点蚀深度比正面深O 2 mm。这是由于机械加工造成试样侧面的残余应力。残余应力增加了Monel 400对点蚀的敏感性。

Nsll2(Incoloy 800)在海水中的腐蚀严重。它的腐蚀类型为点蚀、隧道腐蚀和缝隙腐蚀，见图b。它在海水中暴露1年即因隧道腐蚀和缝隙腐蚀穿7L(试样原始厚度2mm)。暴露4年腐蚀沟槽的长度超过loo mm。

Ns312(Inconel 600)在海水中的腐蚀较重。它在全浸区暴露2年的最大点蚀深度为0 38 mm；暴露4年，Ns312发生沟槽腐蚀，最大深度达3．42mm；暴露7年因沟槽腐蚀穿孔(原始厚度4．2 mm)。暴露2年的最大缝隙腐蚀深度为0．62mm，7年为2．52mm。

Nsll2和Ns312的沟槽腐蚀、隧道腐蚀以点蚀或缝隙腐蚀为起点，沿重力方向发展。沟槽腐蚀、隧道腐蚀发展很快。沟槽腐蚀的形貌是明显的蚀沟；隧道腐蚀则是隐伏的，多半不露出表面，基体内腐蚀，表面留下未受腐蚀的薄膜。

Ns334(Hastelloy c-276)、Ns335(Hasteuoy C-4)和 GH3128在海水中表现出很好的耐蚀性。暴露7年，这3种镍合金均没有出现腐蚀痕迹。

Ns336(Inconel 625)在海水中也有很好的耐蚀性。在暴露1年、4年和7年的Ns336试样上没发现腐蚀痕迹。但在暴露2年的试样上发现深度为0．08 mm的蚀点，蚀点在机械划伤处。文献[3]认为，Ns336在海水中的耐蚀性与Ns334、Ns335相同，是通常所知的在海洋环境中最耐蚀的结构材料，在耐蚀性方面唯有钛合金可与之媲美。结果表 明，机械划伤增加了Ns336对点蚀的敏感性。 Hastelloy G和GHl8l在海水中显示了好的耐蚀性。Hastelloy G暴露2～7年最大点蚀深度O．05 mm，最大缝隙腐蚀深度o．12 mm。Hastelloy G暴露4年的试样上的点蚀发生在机械划伤处，表明机械划伤处对点蚀较敏感。

GHl8l在全浸区暴露1年，没发生局部腐蚀。暴露2—7年，试样上有较浅的点蚀，最大深度O 05 mm。暴露期间的最大缝隙腐蚀深度0 14 rnm。 由于点蚀和缝隙腐蚀的随机性及机械划伤、生物污损影响，镍合金的点蚀深度和缝隙腐蚀深度与时间的关系是不规律的。 腐蚀速率镍合金在海水中的腐蚀速率(由失重计算)较低或很低。局部腐蚀较重的Monel 400，Nsll2，Ns312腐蚀速率小于lo“n∥a；耐蚀性好的镍合金腐蚀速率小于o 029 “rr∥a。 镍合金在海水中因局部腐蚀而遭到破坏，而用腐蚀失重计算的腐蚀速率意味着均匀减薄。用腐蚀速率判断镍合金的耐蚀性无实际意义。

材料牌号与化学成分

镍合金在海水中的耐蚀性相差很大。Ns334，Ns335．Ns336，GH3128在海水中有很好的耐蚀性，Hastelloy G和 GHl8l有好的耐蚀性。机械划伤、加工残余应力增加镍合金对点蚀的敏感性。 镍合金在潮汐区的耐蚀性比全浸区好。在全浸区耐蚀性好的镍合金在潮汐区的耐蚀性也较好。海生物污损对Nsll2和Ns312在海水中的腐蚀有影 响。NS334，Ns335，Ns336，GH3128，Hastelloy G和GHl8l能免于污损海生物引起的腐蚀。

综合比较

Inconel 617，625 较 600，690 合金有着更好的持久性能且未发现有应力腐蚀开裂及氢致晶间腐蚀倾向的报道，与 Inconel 718 相比有着优异的耐蚀性能.Inconel 617、625 合金中有害相析出较少，组织及力学性能稳定，Inconel 617 合金随耐蚀性能优异，但合金中加入了大量的 Co 元素，成本较高[24]，不符合我国可持续发展 的目标，并且在接触中子辐照部位有安全隐患；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 与 9%Mo 含量使合金有着良好的高温力学性能及优异的耐蚀性能。

镍基合金服役过程中性能的变化

高温服役初期，γ''相的析出使得合金材料硬化；时间延长，δ相形成，碳化物逐渐转变、增多，使得晶界连续，此外，加之 TCP 等有害相得析出，合金塑韧性明显下降 ，合金断裂方式逐步转变为沿晶断裂。

金属镍有着优异的耐蚀及抗氧化性能，合金中含有 22%的铬元素及 8%的钼元素， 提高了合金的电极电位，即耐蚀性。高温服役过程中，晶界 NbC 首先与 Mo、Fe 元素发生反应，生成 M6C 或 M7C3型复合碳化物，既而与 Cr 元素进一步反应，转变为富含 Cr 元素的 M23C6型复合碳化物，造成晶界处 Cr 及 Mo 元素的贫化，使得合金敏感化， 易发生晶间腐蚀及应力腐蚀。此外，γ''及δ-Ni3Nb 相在强氧化性环境中会优先于基体，而溶解于介质中，导致合金材料失效。

稳定化处理：又称：二次固溶处理，预时效处理。在添加稳定化元素（Ti、Nb、 Ta 等）的合金中须进行稳定化处理，目的是使稳定化元素以碳化物的形式适量析出， 钉扎晶界，阻止合金在服役中发生粗化，提高合金抗软化能力。稳定化的温度低于固 溶温度，也低于 TiC、NbC、TaC 的溶解温度，高于其他元素的溶解温度，在这样的 温度下，TiC、NbC、TaC 得以析出，可以有效抑制晶粒长大，同时还可进一步溶解及 均匀其他合金元素。 时效处理：对固溶处理后的材料在某一温度下保温，在此过程中，过饱和固溶体 分解，析出细小的弥散分布的第二相颗粒从而改变材料性能。在镍基合金中，时效强 化型合金主要以γ'或γ''相强化，其中γ'相可通过时效处理析出，γ''相在时效处理过程中 析出缓慢（>8h 开始析出）。γ'或γ''相与基体呈共格关系，产生极大的共格应力场，位 错采用切过机制越过颗粒，这个过程使得合金强度硬度大幅提高。通常时效温度 600 900C，不同温度下时效，析出相的尺寸不同，形态也稍有差异，部分合金为了有 良好的性能，也采用双级时效的工艺，以析出不同尺寸的γ'相。由于γ'相有高温回溶的 特性，时效工艺的选择不应只考虑室温强度硬度，还需考虑材料的服役温度。 特殊热处理：主要是指弯曲晶界的特殊热处理工艺，典型的弯曲晶界热处理采用 的是：控冷处理、回溶处理、等温处理，添加在固溶处理的基础上。处理后可以得到 弯曲的晶界，对裂纹的扩展造成阻力，增加合金抗蠕变和持久性能，提高塑性