N10675 (ASTM B564) 镍钼合金百科解析

N10675 (ASTM B564) 镍钼合金百科解析

N10675，更广为人知的名字是其在ASTM标准下的材料规范——ASTM B564，是一种以镍和钼为主要元素的顶级耐腐蚀合金。它通常被归类为“哈氏B系列”合金（具体为Hastelloy® B-3®，一种专有名称），代表了在苛刻还原性酸介质中耐腐蚀性能的标杆。本篇解析将深入探讨这种高性能合金的各个方面。

一、 概述与材料身份

N10675是一种镍-钼系合金，其设计初衷是为了解决早期镍钼合金（如Hastelloy B-2）在加工及服役过程中易因碳化物的析出而导致敏化和脆化的问题。通过精确控制碳、硅等元素的含量，并添加了钨和铬等稳定化元素，N10675在继承了卓越耐腐蚀性的同时，显著提升了热稳定性和加工性能。

其核心身份标识包括：

UNS编号： N10675 (统一编号系统，用于唯一标识金属合金)

ASTM标准： ASTM B564 (该标准规定了其锻件的化学成分、机械性能等要求)

常见商品名： Hastelloy B-3® (由 Haynes International 公司研发并注册的商标)

二、 核心化学成分与功能解析

N10675的化学成分是其卓越性能的根源。其主要成分及功能如下：

镍 (Ni)： 作为基体元素，含量约65%，提供了面心立方(FCC)晶体结构，奠定了合金优异的韧性、可塑性和抗应力腐蚀开裂的基础。

钼 (Mo)： 含量约28.5%，是赋予合金卓越耐还原性介质腐蚀能力的核心元素。在高浓度盐酸、硫酸等非氧化性酸中，钼能促进表面形成稳定且保护性极强的钝化膜。

铬 (Cr)： 含量约1.5%。虽然含量不高，但它的引入是关键改进之一。铬增强了合金在弱氧化性环境（如含有Fe³⁺、Cu²⁺的酸液）中的耐腐蚀性，并改善了抗点蚀和缝隙腐蚀的能力，弥补了纯镍钼合金在此类环境中的不足。

铁 (Fe)： 含量约1.5%，通常作为杂质元素被严格控制，以避免形成有害相。

钨 (W)： 含量约3%，其作用类似于钼，能进一步增强在还原性介质中的耐腐蚀性，并提高合金的强度。

碳 (C)、硅 (Si)： 含量被严格控制在极低水平（均≤0.01%）。这是为了防止在热加工或焊接过程中，在晶界处析出碳化物和硅化物，从而有效避免了晶间腐蚀和热影响区的脆化问题，这是N10675相对于前代合金的重大飞跃。

三、 卓越的材料特性

极致的耐腐蚀性能：

还原性介质： 在高温、高浓度的盐酸、硫酸、磷酸、醋酸等还原性酸中表现出无与伦比的耐腐蚀性。它是少数能承受所有浓度和温度下盐酸腐蚀的金属材料之一。

局部腐蚀： 优异的抗点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）能力，特别是在苛刻的化工环境中。

杂质耐受性： 对介质中的卤化物离子（如氯离子、氟离子）具有很好的抵抗力。

出色的机械与物理性能：

具有较高的强度和良好的韧性，综合机械性能优于许多奥氏体不锈钢和其他镍基合金。

在常温和高温下均能保持良好的性能稳定性。

良好的加工与焊接性能：

相较于前代合金，其热稳定性大幅提升，降低了热加工和焊接后因析出相而导致脆性的风险。

可以采用常规的焊接工艺，如钨极惰性气体保护焊（GTAW/TIG）、金属极惰性气体保护焊（GMAW/MIG）等，但需使用相匹配的高钼填充材料。

四、 主要应用领域

凭借其独特的性能组合，N10675合金被广泛应用于以下极端苛刻的工业领域：

化工流程工业： 用于制造接触浓盐酸、硫酸的反应器、换热器、管道、阀门和泵件。尤其是在含有杂质且温度升高的工艺环境中，它是关键设备的首选材料。

农药与医药生产： 在这些行业的合成工艺中，常涉及高腐蚀性的中间体和催化剂，N10665设备能保证生产的纯净度和连续性。

酸洗设备： 用于金属加工行业中的酸洗线设备，耐受高温强酸。

核燃料后处理： 在核工业中，用于处理强腐蚀性化学试剂的容器和系统。

垃圾焚烧与烟气脱硫系统： 用于接触冷凝酸性气体的关键部件。

五、 加工与制造注意事项

尽管性能卓越，但加工N10675仍需注意：

热加工： 需在特定的温度范围内进行（通常约900-1200°C），并避免在中间温度区间停留过久，以防止有害相析出。

冷加工： 由于其强度较高，冷加工需要更大的功率，并且加工硬化速率较快，中间可能需要进行退火处理。

焊接： 必须采用低热输入工艺，并严格清理焊区，避免污染。焊后通常建议进行固溶退火处理以恢复最佳耐腐蚀性。

热处理： 标准的热处理工艺是高温快速水冷的固溶处理，以确保所有元素均匀溶解在奥氏体基体中，获得最佳的耐腐蚀状态。

总结

N10675 (ASTM B564) 镍钼合金是现代材料科学为解决极端腐蚀问题而诞生的杰出成果。它通过精巧的化学成分设计，完美平衡了无与伦比的耐还原性介质腐蚀能力与良好的加工稳定性，成为了化工、能源、核电等高端制造领域不可替代的关键材料。在选择它时，需充分评估其成本与性能优势，并严格遵循专业的加工和焊接规范，以确保其卓越性能在最终设备上得以完美体现。

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。