哈氏合金相信還是有很多人不了是什么材料的，其實我們在很多生活用品中都有接觸到哈氏合金。比如我們用的刀具都是有加入哈氏合金的，那么今天就和大家一起來了解一下哈氏合金的相關知識，看看哈氏合金和不銹鋼的區別是什么。
什么是哈氏合金
哈氏合金歸屬鎳基合金;屬于比較難加工的材料; 刀具建議使用整體式的刀具來增強刀具的剛性。刀具選用硬質合金的話，效率較低，如果選用韌性較好的金屬陶瓷刀具效率可以提升，精加工的話鎳基或者鈷基的高溫合金可以使用CBN刀具。
合金在化工和石化領域得到廣泛應用， 如含氯化物有機物的元件和催化系統中。該材料尤其適合在高溫，混有雜質的惡無機酸和有機酸(如甲酸和乙酸)，海水腐蝕環境中使用。
哈氏合金和不銹鋼的區別
其實區別還是很好理解的，兩者的基礎上還是有區別的，首先來看哈氏合金，鎳基合金通俗來理解就是以鎳為基礎的合金，即鎳的占的百分比最高，通常超過50%，例如蒙乃爾合金，哈氏合金B,C系列等，而不銹鋼從本質上來說是一種“鋼”，因此其中鐵占的百分比最高。例如304L，雖然其中占9%的鎳，但鐵的含量達到70%以上，所以它是一種不銹鋼。
鎳基合金是指在650～1000℃高溫下有較高的強度與一定的抗氧化腐蝕能力等綜合性能的一類合金。按照主要性能又細分為鎳基耐熱合金，鎳基耐蝕合金，鎳基耐磨合金，鎳基精密合金與鎳基形狀記憶合金等。高溫合金按照基體的不同，分為：鐵基高溫合金，鎳基高溫合金與鈷基高溫合金。其中鎳基高溫合金簡稱鎳基合金。
今天就和大家一起來了解一下哈氏合金的相關知識:
哈氏合金(Hastelloy alloy)
一、引言
哈氏合金是鎳基合金的一種，目前主要分為B、C、G三個系列，它主要用于鐵基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不銹鋼、非金屬材料等無法使用的強腐蝕性介質場合，在國外已廣泛應用于石油、化工、環保等諸多領域。其牌號和典型使用場合如下表所示。
為改善哈氏合金的耐蝕性能和冷、熱加工性能，哈氏合金先后進行了三次重大改進， 其發展過程如下：
B系列 ：B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
C系列 ：C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
G系列 ：G → G-3（00Cr22Ni48Mo7Cu） → G-30(00Cr30Ni48Mo7Cu)
目前使用最廣泛的是第二代材料N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)、N06455(C-4)和N06985(G-3)。第三代材料N10675(B-3)、N10629(B-4)、N06059(C-59)處于推廣階段。由于冶金技術的進步，近年來出現了多個牌號的含~6%Mo的所謂“超級不銹鋼”，替代了G系列合金，使得G系列合金的生產和使用迅速下降。
二、典型哈氏合金化學成分
三、力學性能
哈氏合金的力學性能非常突出，它具有高強度、高韌性的特點，所以在機加工方面有一定的難度，而且其應變硬化傾向極強，當變形率達到15%時，約為18-8不銹鋼的兩倍。哈氏合金還存在中溫敏化區，其敏化傾向隨變形率的增加而增大。當溫度較高時，哈氏合金易吸收有害元素使它的力學性能和耐腐蝕性能下降。
四、常用哈氏合金
1：Hastelloy B-2 alloy(哈氏B-2合金)
一、耐蝕性能
哈氏B-2合金是一種有極低含碳量和含硅量的Ni-Mo合金，它減少了在焊縫及熱影響區碳化物和其他相的析出，從而確保即使在焊接狀態下也有良好的耐蝕性能。 眾所周知，哈氏B-2合金在各種還原性介質中具有優良的耐腐蝕性能，能耐常壓下任何溫度，任何濃度鹽酸的腐蝕。在不充氣的中等濃度的非氧化性硫酸、各種濃度磷酸、高溫醋酸、甲酸等有機酸、溴酸以及氯化氫氣體中均有優良的耐蝕性能，同時，它也耐鹵族催化劑的腐蝕。因此，哈氏B-2合金通常應用于多種苛刻的石油、化工過程，如鹽酸的蒸餾，濃縮；乙苯的烷基化和低壓羰基合成醋酸等生產工藝過程中。但在哈氏B-2合金多年的工業應用中發現：
（1）哈氏B-2合金存在對抗晶間腐蝕性能有相當大影響的兩個敏化區：1200~1300℃的高溫區和550~900℃的中溫區；
（2）哈氏B-2合金的焊縫金屬及熱影響區由于枝晶偏析，金屬間相和碳化物沿晶界析出，使其對晶間腐蝕敏感性較大；
（3）哈氏B-2合金的中溫熱穩定性較差。當哈氏B-2合金中的鐵元素含量降至2%以下時，該合金對β相（即Ni4Mo相，一種有序的金屬間化合物）的轉變敏感。當合金在650~750℃溫度范圍內停留時間稍長，β相瞬間生成。β相的存在降低了哈氏B-2合金的韌性，使其對應力腐蝕變得敏感，甚至會造成哈氏B-2合金在原材料生產(如熱軋過程中)、設備制造過程中（如哈氏B-2合金設備焊后整體熱處理）及哈氏B-2合金設備在服役環境中開裂。現今，我國和世界各國指定的有關哈氏B-2合金抗晶間腐蝕性能的標準試驗方法均為常壓沸騰鹽酸法，評定方法為失重法。由于哈氏B-2合金是抗鹽酸腐蝕的合金，因此，常壓沸騰鹽酸法檢驗哈氏B-2合金的晶間腐蝕傾向相當不敏感。國內科研機構用高溫鹽酸法對哈氏B-2合金進行研究發現：哈氏B-2合金的耐蝕性能不僅取決于其化學成分，還取決于其熱加工的控制過程。當熱加工工藝控制不當時，哈氏B-2合金不僅晶粒長大，而且晶間會析出現高Mo的σ相，此時，哈氏B-2合金的抗晶間腐蝕的性能明顯下降，在高溫鹽酸試驗中，粗晶粒板與正常板的晶界浸蝕深度相差約一倍左右。
二、物理性能
哈氏B-2合金的物理性能如下表所示。密度：9.2g/cm3, 熔點：1330~1380℃，磁導率：(℃，RT)≤1.001
三、化學成分
四、機械性能
哈氏B-2合金的一般機械性能如下列兩表所示 室溫下的最小力學性能值（參考DIN/ASTM標準）
高溫下的最小力學性能值：圖
五、造與熱處理
1：加熱 對于哈氏B-2合金來說，在加熱前和加熱過程中表面保持清潔并遠離污染物是十分重要的。如果哈氏B-2合金在含有硫、磷、鉛或其他低熔點金屬污染物的環境下加熱，則會變脆，這些污染物的來源主要包括標記筆痕跡、溫度指示漆、油脂和液體、煙氣。此煙氣必須含硫低；例如：天然氣和液化石油氣含硫量不超過0.1%，城市空氣含硫量不超過0.25g/m3,燃料油的含硫量不超過0.5%即為合格。 對加熱爐的氣體環境要求是中性環境或輕還原性環境，并且不可以在氧化性和還原性之間波動。爐中的火焰不可以直接沖擊哈氏B-2合金。同時要以最快的加熱速度把材料加熱到要求達到的溫度，即要求首先要把加熱爐的溫度上升到要求溫度，再把材料放入爐中加熱。
2：熱加工 哈氏B-2合金可以在900~1160℃范圍內進行熱加工，加工過后應該以水淬火。為了確保有最好的耐蝕性能，熱加工過后應該退火。
3：冷加工 冷加工的哈氏B-2合金必須經過固溶處理，由于其具有比奧氏體不銹鋼高得多的加工硬化率，所以成形設備要細心考慮。如果執行了冷成形工藝，那么有必要進行級間退火。 冷加工變形量超過15%時，使用前要固溶處理。
4：熱處理 固溶熱處理溫度要控制在1060~1080℃之間，之后進行水冷淬火或材料厚度在1.5mm以上時可以快速空冷以獲得最好的耐蝕性能。在任何加熱操作過程中，材料的表面清潔均要有預先的防范。哈氏合金材料或設備部件在進行熱處理時要注意以下一些問題：為了防止設備部件熱處理變形，應采用不銹鋼加強環；對裝爐溫度、加熱和冷卻時間應嚴格控制；裝爐前，對熱處理件進行預處理，防止產生熱裂紋；熱處理后，對熱處理件100%PT；在熱處理過程中如產生熱裂紋，經過打磨消除后需補焊者，要采用專門的補焊工藝。
5：除垢 哈氏B-2合金表面的氧化物和焊縫附近的污點都要以精細的砂輪等打磨干凈。 由于哈氏B-2合金對氧化性介質比較敏感，因此酸洗過程中會產生較多的含氮元素的氣體。
6：機加工 哈氏B-2合金要以退火狀態進行機加工，對它的加工硬化要有清醒的認識，例如：相對于標準奧氏體不銹鋼要采用較慢的表面切削速度，對于表面的硬化層要采用較大的進刀量，并使刀具處于連續的工作狀態。
7：焊接 哈氏B-2合金焊縫金屬及熱影響區由于易析出β相而導致貧Mo，從而易于產生晶間腐蝕，因此，哈氏B-2合金的焊接工藝應謹慎制定，嚴格控制。一般焊接工藝如下：焊材選用ERNi-Mo7；焊接方法GTAW；控制層間溫度不大于120℃；焊絲直徑φ2.4、φ3.2；焊接電流90~150A。同時，施焊前，焊絲、被焊接件坡口及相鄰部位應進行去污脫脂處理。 哈氏B-2合金熱傳導系數比鋼小得多，如選用單V型坡口，則坡口角度要在70°左右，采用較低的熱輸入量。 通過焊后熱處理可以消除殘余應力并改善抗應力腐蝕斷裂性能。
2： Hastelloy C-276合金(哈氏C-276合金)
一、耐蝕性能
哈氏C-276合金屬于鎳-鉬-鉻-鐵-鎢系鎳基合金。它是現代金屬材料中最耐蝕的一種。主要耐濕氯、各種氧化性氯化物、氯化鹽溶液、硫酸與氧化性鹽，在低溫與中溫鹽酸中均有很好的耐蝕性能。因此，近三十年以來、在苛刻的腐蝕環境中，如化工、石油化工、煙氣脫硫、紙漿和造紙、環保等工業領域有著相當廣泛的應用。 哈氏C-276合金的各種腐蝕數據是有其典型性的，但是不能用作規范，尤其是在不明環境中，必須要經過試驗才可以選材。哈氏C-276合金中沒有足夠的Cr來耐強氧化性環境的腐蝕，如熱的濃硝酸。這種合金的產生主要是針對化工過程環境，尤其是存在混酸的情況下，如煙氣脫硫系統的出料管等。下表是四種合金在不同環境下的腐蝕對比 試驗情況。(所有焊接試樣采用自熔鎢極氬弧焊)
四種金屬在不同環境下的腐蝕對比試驗
哈氏C-276合金可以用作燃煤系統的煙氣脫硫部件，在這種環境下C-276是最耐蝕的材料。下表是C-276合金和典型316在煙氣模擬系統“綠色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗情況。
綠色死亡”溶液中的腐蝕對比試驗
由上表可見，C-276合金對混合的具有氯離子的酸、鹽溶液有很好的耐蝕性能。 哈氏C-276合金中Cr、Mo、W的加入將C-276合金的耐點蝕和縫隙腐蝕的能力大大提高。C-276合金在海水環境中被認為是惰性的，所以C-276被廣泛地應用在海洋、鹽水和高氯環境中，甚至在強酸低PH值情況下。下表是四種金屬在6%FeCl3(按ASTM標準G-48執行)溶液中發生縫隙腐蝕的對比情況。 縫隙腐蝕發生情況
1%CuCl2 1%FeCl3 由上表可見，C-276合金對混合的具有氯離子的酸、鹽溶液有很好的耐蝕性能。 哈氏C-276合金中Cr、Mo、W的加入將C-276合金的耐點蝕和縫隙腐蝕的能力大大提高。C-276合金在海水環境中被認為是惰性的，所以C-276被廣泛地應用在海洋、鹽水和高氯環境中，甚至在強酸低PH值情況下。下表是四種金屬在6%FeCl3(按ASTM標準G-48執行)溶液中發生縫隙腐蝕的對比情況。
縫隙腐蝕發生情況
縫隙腐蝕發生溫度 合金 °F °C 典型316 27 2.5 AL-6XN 113 45 Inconel625 113 45 C-276 140 60 C-276合金中高含量的Ni和Mo使其對氯離子應力腐蝕斷裂也有很強的抵抗能力，下表是四種金屬在不同含氯離子溶液中的應力腐蝕斷裂試驗情況。
氯離子應力腐蝕斷裂試驗情況
二、物理性能
C-276合金的物理性能如下表所示： 密度：8.90g/cm3, 比熱：425J/kg/k, 彈性模量：205Gpa(21℃)
熱傳導率
線膨脹系數
三、機械性能
典型的C-276合金的拉力試驗結果如下表所示，其材料是在1150℃退火，并以水急冷
力學性能試驗值
對C-276合金進行冷變形加工會使其強度增加。在對其進行沖擊試驗時，V形槽沖擊試樣采用10mm厚的板材（板材要經過退火處理），如果試樣是采用焊接的試樣，則在同樣的溫度范圍，它會顯示出一定的柔韌性，這是因為焊縫的原因。板材沖擊試驗結果如下表所示。
C-276合金和普通奧氏體不銹鋼有相似的成形性能。但由于其比普通奧氏體不銹鋼的強度要大，所以，在冷成形加工過程中會有更大應力。此外，這種材料的加工硬化速度比普通不銹鋼快得多，因此在有廣泛冷成形加工過程中，要采取中途退火處理。
四、焊接及熱處理
C-276合金的焊接性能和普通奧氏體不銹鋼相似，在使用一種焊接方法對C-276焊接之前，必須要采取措施以使焊縫及熱影響區的抗腐蝕性能下降最小，如鎢極氣體保護焊（GTAW）、金屬極氣體保護焊（GMAW）、埋弧焊或其他一些可以使焊縫及熱影響區抗腐蝕性能下降最小的焊接方法。但對于諸如氧炔焊等有可能增加材料焊縫及熱影響區含碳量或含硅量的焊接方法是不適合采用的。 關于焊接接頭形式的選擇，可以參照ASME鍋爐與壓力容器規范對C-276焊接接頭的成功經驗。 焊接坡口最好采用機械加工的方法，但是機械加工會帶來加工硬化，所以對機械加工的坡口處進行焊接前打磨是必要的。 焊接時要采用適宜的熱輸入速度，以防止熱裂紋的產生。 在絕大多數腐蝕環境下，C-276都能以焊接件的形式應用。但在十分苛刻的環境中，C-276材料及焊接件要進行固溶熱處理以獲得最好的抗腐蝕性能。 C-276合金的焊接可以選擇自身作焊接材料或填料金屬。如要求在C-276的焊縫中添加某些成分，象其它鎳基合金或不銹鋼，并且這些焊縫將暴露在腐蝕環境中時，那么，焊接所用的焊條或焊絲則要求有和母材金屬耐腐蝕相當的性能。 哈氏C-276合金材料固溶熱處理包括兩個過程；
（1）在1040℃~1150℃加熱；
（2）在兩分鐘之內快速冷卻至黑色狀態（400℃左右），這樣處理后的材料有很好的耐蝕性能。因此僅對哈氏C-276合金進行消應力熱處理是無效的。在熱處理之前要清理合金表面的油污等可能在熱處理過程中產生碳元素的一切污垢。 C-276合金表面在焊接或熱處理時會產生氧化物，使合金中的Cr含量降低，影響耐蝕性能，所以要對其進行表面清理。可以使用不銹鋼絲刷或砂輪，接下來浸入適當比例硝酸和氫氟酸的混合液中酸洗，最后用清水沖洗干凈。
3：Hastelloy C-22 Alloy（哈氏C-22合金）
一、耐蝕性能和產品形式
哈氏C-22合金是一種Ni-Cr-Mo合金，它對點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和應力腐蝕斷裂均有極強的抵抗力。Ni、Cr、Mo和W的共同作用，使哈氏C-22合金在較大的氧化和還原性環境范圍內具有優異的耐蝕性能。 下表所示可見，哈氏C-22合金在大多數苛刻的環境中有突出的耐蝕性能，它對焊接操作或鍛造操作中晶間碳化物的析出和多元相的產生有抵抗性能。
哈氏C-22合金被廣泛地應用于煙氣脫硫系統、紙漿和造紙工業中的漂白系統、垃圾焚化爐、化工廠、制藥廠和放射性垃圾儲存等工業領域。 哈氏C-22合金強度高，并且有良好的延展性、焊接性和成形性能，因此在ASME和ASTM標準中都有一致的詳細敘述。其材料產品形式有板材、帶材、管材、棒材和鍛件等。
二、化學成分
三、物理性能
具有典型化學成分的C-22合金退火狀態下的物理性能
四、焊接性能
哈氏C-22合金的焊接性能非常好，它可以很容易地以鎢極氣體保護焊、金屬極氣體保護焊、埋弧焊等方法焊接，填料金屬要求有與之相匹配的化學成分。 五、機械性能 哈氏C-22合金具有良好的熱加工性能。其退火狀態室溫下的機械性能如下表所示，測試板材厚度范圍4.76mm到50.8mm.
圖*最小 **最大
4：Hastelloy C-59 Alloy(哈氏C-59合金)
一、引言
C-59是一種超低碳Ni-Cr-Mo合金，具有優異的耐蝕性能和高機械強度。其性質有如下幾條:
1、在氧化性和還原性條件下有廣泛的耐蝕性能；
2、對點蝕和縫隙腐蝕有良好的抵抗力，同時對氯致應力腐蝕斷裂有免疫特性。
3、對無機酸如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸和硫酸鹽酸混合酸有良好的耐蝕性能；
4、對含有雜質的無機酸同樣有良好的耐蝕性能；
5、對40℃以下任何濃度的鹽酸有良好的耐蝕性能；
6、被許可在-196-450℃之間使用于壓力容器上；
7、被NACE標準MR-01-75 Ⅶ級許可使用在酸氣環境下。 (NACE是美國和印度的國家電子顧問委員會)
二、化學成分
C-59合金的化學成分表如下所示。
化學成分
三、耐蝕性能和應用
C-59合金是一種有極低含碳量和含硅量的Ni-Cr-Mo合金，在熱加工和焊接過程中不傾向于產生中間相，所以此合金可以應用于化工過程中的氧化性和還原性介質。 由于有較高的含Ni、Cr、Mo的含量，C-59對氯離子有良好的耐蝕性能。在涉及氧化性環境的標準腐蝕試驗中已經證實：C-59合金有比其它Ni-Cr-Mo合金更高級的性能。C-59合金在還原性環境中有良好的耐蝕性能，例如：10%沸騰硫酸溶液中的腐蝕率是其它Ni-Cr-Mo合金的1/3左右，在鹽酸環境下同樣有很好的耐蝕性能。 下面兩表是不同腐蝕試驗情況。
C-276和C-59試驗對比
三種不同合金在不同溶液中腐蝕試驗
下表是三種合金的CPT和CCCT試驗情況
試驗溶液：7Vol.%H2SO4+3Vol.%HCl+1%CuCl2+1%FeCl3-6H2O(綠色死亡溶液)， 時效24小時后，以5℃遞增。
應用：C-59合金在化工、石油化工、能源和環保工程等。
1、含氯有機過程設備，尤其是在有鹵族酸性催化劑存在的情況下；
2、紙漿和造紙工業中的溶解和漂白系統設備；
3、焚化爐和煙氣脫硫系統的預熱器、閥門、葉輪等元件；
4、酸氣處理系統設備和元件；
5、醋酸和醋酐反應器；
6、硫酸冷凝器。
四、物理性能
密度：8.6g/cm3 熔點范圍：1310-1360℃ 磁導率：20℃，(RT)≤1.001 高溫下的物理性能
五、力學性能 下表是C-59合金固溶處理狀態的力學性能表。 室溫下的最小力學性能
*力學值依據德國國家標準VdTüV數據505 下表是依據德國國家標準VdTüV數據505，在高溫下的力學性能值。
①對于板厚度在30-50mm之間的材料，其屈服強度值要減去20MPa ②只針對棒材
最大許用應力（圖）
焊接管件的焊縫系數取0.85
六、V形槽沖擊功
室溫下的平均值：≥225J/cm2 -196℃下：≥200 J/cm2
七、晶體結構
C-59合金的是面心立方晶體結構。