镍基合金 NiFe30Cr21Mo3（哈氏合金 B-3®）百科解析

镍基合金 NiFe30Cr21Mo3（哈氏合金 B-3®）百科解析

商业牌号：哈氏合金 B-3（Hastelloy® B-3），UNS N10675
典型形态：无缝镍管、镍棒（圆棒/方棒/六角棒）

一、核心化学成分（重量百分比%）

镍（Ni）：≥65% —— 构成合金基体，提供基础耐蚀性与高温稳定性。

钼（Mo）：28.0-32.0% —— 核心抗腐蚀元素，显著提升耐盐酸、硫酸及局部腐蚀能力。

铬（Cr）：1.0-3.0% —— 增强抗氧化性，支持弱氧化介质环境使用。

铁（Fe）：1.0-3.0% —— 平衡成本与加工性能的辅助元素。

关键微量元素控制：

碳（C）≤0.01%：减少晶间腐蚀风险

钨（W）≤3.0%：强化高温强度

锰（Mn）≤3.0%、硅（Si）≤0.10%：改善脱氧与流动性

钴（Co）≤3.0%、钒（V）≤0.20%：优化综合性能

注：成分需严格符合ASTM B335/ASME SB335标准，采购时需查验材质证书（MTC）。

二、核心性能优势

(1) 极端耐腐蚀性

耐还原性酸：在沸腾温度下耐受任意浓度盐酸，优于多数金属材料。

耐硫酸：适应浓度≤70%的硫酸环境（60℃以下）。

耐局部腐蚀：抗点蚀、缝隙腐蚀能力优异（PREN值≥35）。

适用介质：氢氟酸、乙酸、磷酸及含氯离子溶液（如海水淡化系统）。

(2) 机械性能（固溶态典型值）

抗拉强度：≥760 MPa

屈服强度：≥350 MPa

延伸率：≥40% —— 高塑性保障冷弯/扩管加工可行性

硬度：≤230 HB —— 避免安装脆裂风险

(3) 物理特性

密度：9.22 g/cm³（高于304不锈钢）

熔点：1330-1380℃

热导率：10.1 W/m·K（20℃）

热膨胀系数：10.3 μm/m·K（20-100℃）

三、关键加工与应用限制

热加工敏感区：

避免在650-900℃区间长时间停留（防止σ相析出脆化）。

热成型后需快速水冷固溶处理（1100-1170℃）。

焊接工艺要求：

推荐GTAW（氩弧焊），焊丝选用ERNiMo-10（AWS A5.14）。

需控制层间温度≤100℃，焊后无需热处理。

禁用场景：

含氧化剂（如Fe³⁺/Cu²⁺离子）的盐酸环境。

硝酸、强氧化性酸介质。

四、采购选型应用场景

化工设备：酸再生塔、反应器内构件、热交换器管束。

环保工程：烟气脱硫（FGD）喷淋系统、废水蒸发器。

能源领域：地热卤水管道、核电冷却系统配件。

海洋工程：海水泵阀组件、海底管线耐蚀衬层。

五、采购质量管控要点

文件验证：

要求供应商提供EN 10204 3.1/3.2材质证书，并核对UNS N10675标识。

检测项目：

化学成分光谱分析（PMI）

水压/气压试验（管材）

晶间腐蚀测试（ASTM G28 Method A）

表面处理：

酸洗钝化（去除氧化皮）

内壁电解抛光（流体管道必需）

总结

NiFe30Cr21Mo3（哈氏合金B-3）凭借其超高钼含量与纯净镍基体，成为强还原性腐蚀环境的首选材料。采购时需重点关注钼/铬含量下限控制、碳/硅元素上限约束及热处理状态证明，确保材料在苛刻工况下的服役可靠性。建议优先选择通过NADCAP热处理认证的供应商。

注：实际采购需结合ASTM B335（管材）、B335（棒材）标准，并明确尺寸公差（如ASTM B829）、无损检测等级（UT/RT）等附加要求。

高温合金是指能在 600℃以上高温环境下承受一定应力并具有抗氧化、抗腐蚀能力的合金，广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。其牌号体系因国家和行业标准不同而有所差异，以下按 国际通用体系 和 中国国家标准 分类上海商虎有色金属有限公司介绍常见牌号：

一、国际通用高温合金牌号（以美国、欧洲为主）

1. 铁基高温合金

Incoloy 系列（镍 - 铁 - 铬基，抗氧化性优异）：

Incoloy 800/800H/800HT：常用于炉管、热交换器，耐 800-1000℃高温。

Incoloy 825：耐蚀性突出，适用于含硫、磷酸的高温环境。

Hastelloy 系列（镍 - 钼 - 铬基，耐强腐蚀）：

Hastelloy C-276：耐湿氯、盐酸等腐蚀，高温强度好。

Hastelloy X：抗氧化至 1200℃，用于燃气轮机燃烧室。

2. 镍基高温合金（高温强度最优，应用最广）

Inconel 系列：

Inconel 600：抗氧化至 1095℃，用于核反应堆、热处理设备。

Inconel 625：强度高，耐蚀，用于航空发动机部件。

Inconel 718：含铌、钼，可时效强化，是航空航天领域最常用的高温合金之一（如涡轮盘、叶片）。

Waspaloy：沉淀强化型镍基合金，耐温约 815℃，用于涡轮叶片、螺栓。

Rene 系列（美国普惠公司研发）：

Rene 41：耐温 760-870℃，用于发动机涡轮叶片。

Rene 80：含钴、钨，适用于高温涡轮叶片。

3. 钴基高温合金（耐磨、抗热腐蚀）

Stellite 系列：如 Stellite 6，用于高温轴承、阀门密封面，耐磨损和高温氧化。

Haynes 188：钴 - 镍 - 铬基，抗氧化至 1150℃，用于燃烧室、导向叶片。

二、中国国家标准高温合金牌号

中国高温合金按 GB/T 14992-2005 分类，牌号以 “GH”（“高合” 拼音首字母）开头，按基体分为铁基、镍基、钴基：

1. 铁基高温合金（GH1xxx 系列）

GH1131：铁 - 镍 - 铬基，用于 700℃以下的涡轮盘、螺栓。

GH128：含钼、钨，耐 800℃高温，适用于燃烧室部件。

2. 镍基高温合金（GH3xxx 系列，应用最广泛）

GH3030：经典镍 - 铬合金，抗氧化至 1000℃，用于火箭发动机燃烧室、高温导管。

GH3044：含钨、钼，耐温 1100℃，用于炉用材料、燃气轮机叶片。

GH4169：对应国际 Inconel 718，是我国航空航天领域用量最大的高温合金，用于涡轮盘、叶片等关键部件。

GH4145：对应 Inconel X-750，用于高温弹簧、涡轮叶片。

3. 钴基高温合金（GH5xxx 系列）

GH5188：对应 Haynes 188，用于高温耐磨部件，如导向叶片、密封环。

三、其他特殊用途高温合金

铸造高温合金：牌号以 “K” 开头（如 K418、K403），用于形状复杂的铸件（如涡轮叶片）。

粉末冶金高温合金：如 FGH95、FGH96，通过粉末冶金工艺提高纯度和均匀性，用于高应力涡轮盘。

总结

高温合金牌号繁多，选择时需根据 使用温度（600-1200℃）、受力情况（拉伸、疲劳）、环境介质（氧化、腐蚀）等因素综合判断。国际牌号中 Inconel 718、Rene 系列，以及中国的 GH4169、GH3030 是各领域的代表性牌号。