00Ni70Mo28镍基变形合金百科解析

00Ni70Mo28镍基变形合金百科解析

00Ni70Mo28，更广为人知的名字是其美国牌号Hastelloy B-2（哈氏B-2合金），是一种极具代表性的镍-钼系固溶强化型镍基变形高温合金。它被誉为“耐还原性介质的王者”，在极端苛刻的化学工业环境中扮演着不可或缺的角色。以下将从多个维度对其进行全面解析。

一、 牌号释义与核心成分

国产牌号：00Ni70Mo28

“00”表示极低的碳含量（通常≤0.02%），这是其区别于早期版本（如Hastelloy B）的关键改进，极大地提升了抗晶间腐蚀能力。

“Ni70”表示镍（Ni）含量约为70%，构成了合金的基体。

“Mo28”表示钼（Mo）含量高达28%，是合金中最主要的合金化元素，提供了卓越的耐还原性介质腐蚀的能力。

核心化学成分：除了镍（Ni）和钼（Mo）之外，该合金还含有少量的铁（Fe）、铬（Cr）、锰（Mn）等元素。其成分设计的精髓在于高钼、高镍、低铁、极低碳，并且有意控制了铬的含量。这种成分配比使其在还原性酸中具有无与伦比的稳定性，但在氧化性环境中则表现一般。

二、 核心特性与性能优势

卓越的耐腐蚀性能：

王牌特性：对盐酸、硫酸、磷酸、醋酸等还原性介质具有极佳的耐腐蚀性，尤其是在高温、高浓度的环境下，其性能远超不锈钢及其他镍基合金。

抗局部腐蚀：出色的抗点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）能力。

耐晶间腐蚀：极低的碳含量避免了在敏化温度区间（约550-1050°C）碳化物的析出，从而从根本上解决了焊接或热处理后易发生的晶间腐蚀问题，这是Hastelloy B-2相比Hastelloy B的最大飞跃。

优异的机械性能与加工性：

作为一种变形合金，它可以通过热加工（锻造、轧制）和冷加工（冷轧、拉拔）塑形成各种形态，如板材、带材、棒材、丝材和管材。

在固溶态下，合金强度适中，塑性良好，便于进行制造和焊接。

通过冷加工可以显著提高其强度和硬度。

物理性能：

具有较高的密度（约9.2 g/cm³）。

熔点较高，约1330-1380°C。

导热性和导电性低于纯镍，但与其他镍基合金相当。

三、 主要应用领域

00Ni70Mo28合金因其独特的耐腐蚀性，被广泛应用于处理苛刻还原性化学介质的工业装置中：

化工与石油化工：制造反应器、换热器、管道、阀门、泵等，用于生产硫酸、盐酸、醋酸、磷酸及烷基苯等。

医药与农药工业：用于涉及氯化氢、氯化烷烃等强腐蚀性中间体和产品的生产设备。

湿法冶金：用于硫酸浸出矿物的设备部件。

纸浆与造纸工业：用于处理亚硫酸盐纸浆的装置。

废物处理：在高温焚化炉的酸性气体处理环节中应用。

四、 加工与热处理要点

热加工：热加工温度范围通常为1050-1200°C。加热应均匀透热，加工后需快速冷却（如水淬）以保持最佳的耐腐蚀性能，避免有害相析出。

冷加工：可进行冷轧、冷拉等操作，但加工硬化率较高，可能需要中间退火来恢复塑性。

热处理：固溶处理是唯一推荐的热处理制度，通常在1060-1100°C下保温后快速水冷。这是获得均一单相固溶体、保证最佳耐蚀性和塑性的关键步骤。

焊接：具有良好的可焊性，可采用钨极惰性气体保护焊（GTAW/TIG）、金属极惰性气体保护焊（GMAW/MIG）等工艺。为保持焊后耐蚀性，焊后必须进行固溶处理，若条件不允许，则必须使用超低碳的焊接材料并严格控制热输入。

五、 局限性与发展

局限性：该合金最大的弱点是在氧化性介质（如硝酸、铬酸、含Fe³⁺或Cu²⁺的盐酸、湿氯气）中耐蚀性较差。此外，在600-1150°C温度区间长时间停留，会析出脆性金属间相（如μ相），导致韧性和耐蚀性急剧下降。

发展：为解决中温脆化问题，后续开发了新一代合金，如Hastelloy B-3（00Ni65Mo28Cr）和Hastelloy B-4。它们在保持优异耐还原性腐蚀的同时，通过微调成分（如添加少量铬）显著改善了热稳定性和抗应力腐蚀开裂性能。

总结

00Ni70Mo28（Hastelloy B-2）是一款为解决极端还原性腐蚀环境而生的工程材料。其“高钼低铁极低碳”的经典配方，使其在盐酸、硫酸等领域至今仍占据统治地位。尽管存在对氧化性介质敏感和中温脆化的局限性，但通过严格遵循其加工和热处理规范，它依然是化学工业、石化等领域中不可替代的关键材料，展现了人类通过合金化手段征服苛刻腐蚀环境的卓越智慧。

高温合金（Superalloy）是一类在高温（通常指600°C以上）下仍能保持高强度、优良抗氧化和抗腐蚀能力的金属材料。它们主要应用于航空航天、能源动力、石油化工等领域。

高温合金的牌号非常多，通常可以按照基体元素、强化方式和制备工艺来分类。以下是上海商虎集团主要的高温合金牌号及其分类的详细介绍。

一、按基体元素分类

这是最主流的分类方式，分为铁基、镍基和钴基三大类。

1. 铁基高温合金（Iron-based Superalloys）

通常是在奥氏体不锈钢的基础上发展而来，加入了镍、铬等元素以稳定奥氏体组织。其高温性能介于镍基合金和普通不锈钢之间，成本相对较低。

中国牌号 (GB):

GH1015, GH1016, GH1035, GH1131, GH1140 等：这类是固溶强化型铁基合金，主要用于制造航空发动机的燃烧室、机匣等高温承力部件。

GH2018, GH2036, GH2038, GH2130, GH2132, GH2135, GH2136 等：这类是时效强化型（沉淀强化）铁基合金，用于制造涡轮盘、叶片、紧固件等。

国际牌号:

A-286 (相当于中国GH2132): 最著名的时效强化铁基合金之一，用于涡轮盘、紧固件。

Incoloy 800H/800HT/901 等：通常归类为耐热合金，在化工、能源领域应用广泛。

2. 镍基高温合金（Nickel-based Superalloys）

这是最重要、应用最广泛的一类高温合金。其高温强度、抗氧化和抗蠕变能力最好，占据了整个高温合金使用量的约80%。

中国牌号 (GB):

固溶强化型 (主要用于燃烧室等板材部件):

GH3030, GH3039, GH3044, GH3128, GH3536, GH3625, GH3600：具有良好的抗氧化和冷热疲劳性能。

时效强化型 (主要用于涡轮叶片、涡轮盘等核心转动部件):

涡轮叶片用: GH4033, GH4037, GH4049, GH4118, GH4180, GH4220 等。这些合金通常含有较高的Al、Ti形成γ‘强化相，承温能力很高。

涡轮盘用: GH4033, GH4169, GH4698, GH4742 等。这类合金更强调高强度和抗疲劳性能。

等轴晶/定向凝固/单晶合金:

DZ4, DZ22, DZ125：定向凝固柱晶合金，消除了横向晶界，性能优于普通等轴晶。

DD3, DD4, DD6, DD8, DD9, DD10, DD11, DD32, DD33：单晶合金，完全消除了晶界，具有最高的高温蠕变强度和抗热疲劳性能，是现代先进航空发动机涡轮叶片的首选材料。

国际牌号 (常见厂商: 美国Special Metals的Inconel系列, 美国Haynes的Haynes系列, 德国VDM的Nimonic系列等):

Inconel 600, Inconel 601, Inconel 625, Inconel 718 (相当于中国GH4169，用量最大的镍基合金之一), Inconel X-750, Inconel 738, Inconel 939

Haynes 230, Haynes 282

Nimonic 75, Nimonic 80A, Nimonic 105, Nimonic 115

Rene 41, Rene 77, Rene N5 (著名单晶合金)

Mar-M 200, Mar-M 247 (著名定向/单晶合金)

CMSX-2, CMSX-4, CMSX-10 (著名的单晶合金系列)

Waspaloy (涡轮盘和叶片用经典合金)

Alloy 713C, Alloy 720Li

3. 钴基高温合金（Cobalt-based Superalloys）

钴基合金的抗氧化性和抗热疲劳性能通常不如镍基合金，但其熔点和抗热腐蚀性能更高，且在更高温度下能保持较好的强度。常用于制造导向叶片、喷嘴等静止部件。

中国牌号 (GB):

GH5188 (Co-20Cr-15W-10Ni)：典型的固溶强化钴基合金。

GH5605, GH6159

国际牌号:

Haynes 188

Haynes 25 (L-605, ASTM F90)

UMCo-50, X-40, Mar-M 509, FSX-414

二、按强化方式分类

固溶强化型：通过在基体中溶解W、Mo、Cr、Co等元素，使基体晶格发生畸变来强化。这类合金焊接性能和冷成型性好，但绝对强度相对较低。

时效沉淀强化型：通过加入Al、Ti、Nb等元素，在热处理过程中析出γ‘（Ni₃(Al, Ti)）或γ“（Ni₃Nb）等金属间化合物相来极大地提高强度。这是高性能涡轮盘和叶片的主要强化方式。

氧化物弥散强化 (ODS)：通过机械合金化等方法将微小的氧化物颗粒（如Y₂O₃）均匀分散在基体中，从而获得极高的高温强度。例如 MA754, MA6000。

三、按制备工艺分类

变形高温合金：通过铸造、锻造、轧制等传统工艺成型。上述大多数牌号都属于此类。

铸造高温合金：直接通过熔模精密铸造制成零件，特别适合形状复杂的叶片。可分为等轴晶铸造合金、定向凝固柱晶合金和单晶合金。

粉末冶金高温合金：将合金制成粉末，再通过热等静压（HIP）或热挤压等方式成型并致密化。这种方法成分均匀，无宏观偏析，是制造高性能涡轮盘的最佳工艺。例如 René 95, AF115, FGH4095, FGH4096, FGH4097。

主要牌号总结表

分类 典型中国牌号 典型国际牌号 主要特点与应用

铁基 GH2132, GH2036, GH1140 A-286, Incoloy 800H 成本较低，用于较低温度的部件，如涡轮盘、机匣、燃烧室。

镍基 固溶： GH3039, GH3128, GH3625 固溶： Inconel 600, 625 抗氧化、疲劳性好，用于燃烧室、管道、机匣。

时效： GH4169, GH4033, GH4133 时效： Inconel 718, Waspaloy 强度极高，用于涡轮盘、叶片。

定向/单晶： DZ125, DD6 定向/单晶： CMSX-4, René N5 性能巅峰，用于最先进的单晶涡轮叶片。

钴基 GH5188, GH5605 Haynes 188, L-605 抗热腐蚀、耐磨损，用于导向叶片、喷嘴环。

请注意：

以上列举的只是众多牌号中一小部分具有代表性的例子。

各国牌号体系不同，但很多牌号之间存在等效或近似对应关系（如GH4169 ≈ Inconel 718）。

选择何种牌号取决于具体的使用温度、应力环境、介质要求（氧化/腐蚀）和成本考量。

希望这份详细的列表能帮助您更好地了解高温合金的牌号体系。