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铁-镍系列

800L/800合金

来源： 秦皇岛核诚镍业有限公司 日期：2019-07-29 13:38:16 点击：13206 属于：铁-镍系列

合金800
NS1101/1Cr20Ni32AlTi
Nicrofer® 3220LC/3220
UNS N08800
810L/800铁-镍-铬合金

800L合金性能

800L合金是一种与800合金同系列的全奥氏体低碳的镍-铁-铬合金，该合金中的钴含量可以严格控制在0.01%以下。

800L合金的特点

在高达500℃的极高温的水性介质中具有出色的抗腐蚀性
很好的抗应力腐蚀的性能
很好的加工性

800合金的性能

800合金是一种固溶态高强度奥氏体镍-铁-铬合金，并具有控制成分的碳、
铝、钛、硅和锰含量。

800合金的特点

很好的抗腐蚀和耐高温性
在零下、室温和高达600℃的高温下都具有很好的机械性能
很好的抗氧化、还原、氮化环境性能
很好的加工性

在主要需要耐湿腐蚀环境时，建议使用低碳的Nicrofer 3220LC 合金。

表1 牌号及标准

材料牌号	标准系列	标准
		化学成分	管材		板材	棒材	带材	焊丝	锻件
			无缝管	焊接管
美标 N08800	ASME （SB）		163 407 829	514 515	409 906	408	409	AWS A5.14	564
材料牌号	标准系列	标准
		化学成分	管材		板材	棒材	带材	焊丝	锻件
			无缝管	焊接管
国标 NS 1101	GB/T	15007	15011	/	2054 15009 15010	/	15008	/	26030
	NB/T		47019 47047	/	47046	/	/	/	47028

表2 800H化学成分

元素	C	Si	Mn	P	S	Ni
国标NS1101	0.05~0.10	≤1.0	≤1.5	≤0.03	≤0.015	30.0~35.0
美标N08800	0.05~0.10	≤1.0	≤1.5	—	≤0.015	30.0~35.0
800L	≤0.025	≤1.0	≤1.5	—	≤0.015	30.0~35.0
元素	Cr	Fe	Al	Ti	Mg	Cu
国标NS1101	19~23	余量	0.15~0.6	0.15~0.6	—	≤0.75
美标N0800	19~23	≥39.5	0.15~0.6	0.15~0.6	—	≤0.75
800L	19~23	≥39.5	0.15~0.6	0.15~0.6	—	≤0.75

表3 物理性能

密度	8.00 g/cm³
熔点	1350~1400℃

表4 室温和高温典型物理性能

温度（℃）	比热（J/Kg·℃）	热传导率（W/mk）	电阻率（μΩcm）	弹性模量（kN/mm²）	常温至绝对温度下的膨胀系数（10^-6/K）
20	455	11.6	98	198
93
100	472	13.0	102	193	14.4
200	500	15.0	107	187	15.2
204
300	525	16.2	112	180	15.8
316
400	550	17.8	116	173	16.2
427
500	577	19.2	119	166	16.6
538
600	605	21.0	122	158	17.0

机械性能

以下是相应规格固溶态的800H合金和固溶处理态的800HP合金的性能，其他特殊规格材料的特殊性能取决于特定的应用场合。
表5 800L和800常温下合金机械性能

合金和状态	抗拉强度，MPa	0.2%屈服强度，MPa	延伸率A₅，%
管材
退火	≥572	≥314	≥30
板材
热轧+去应力	≥550	≥240	≥25
热轧+退火	≥520	≥205	≥30
冷轧板材（退火）	≥520	≥205	≥30
锻件（退火）	≥517	≥207	≥30

表6 800l和800不同温度下的机械性能

温度（℃）	800L合金			800合金
温度（℃）	抗拉强度， MPa	0.2%屈服强度， MPa	延伸A5，%	抗拉强度， MPa	0.2%屈服强度， MPa	延伸A5，%
室温	450	180	35	500	210	35
100		155			185
200		140			160
300		130			145
400		120			130
500		100			125
600		—			115

图1 800热轧棒的不同温度下的拉伸性能

ISO V 型缺口冲击韧性
室温时的平均值：纵向 ≥105 J/cm²；横向 ≥150 J/cm²

金相结构

800L合金为面心立方晶格结构。极低的碳含量和提高了的Ti:C 比率增加了结构的稳定性和最大的抗敏化性以及抗晶间腐蚀性。950℃左右的低温退火保证了细晶结构。
800合金是一种奥氏体固溶强化的面心立方晶格结构。在950℃左右的工厂退火环境中形成的TiC 不会再次溶解。只有一小部分碳以碳化铬形式沉淀析出。低温退火保证了细晶结构，得到了高抗拉和屈服强度。

耐腐蚀性

800L合金能耐很多腐蚀介质腐蚀。其较高的镍含量使其在水性腐蚀条件具有很好的抗应力腐蚀开裂性能。高铬含量使之具有更好的耐点腐蚀和缝隙腐蚀开裂性能。该合金具有很好的耐硝酸、有机酸腐蚀性，但是在硫酸和盐酸中的耐腐蚀性有限。除了在卤化物有可能发生点腐蚀外，在氧化性和非氧化性盐中有很好的耐腐蚀性。在水、蒸气以及蒸汽、空气、二氧化碳的混合物中也具有很好的耐腐蚀性。
800合金能耐很多腐蚀介质腐蚀。在水性腐蚀环境中，其耐腐蚀性与奥氏体不锈钢相当。高镍含量使其能抗应力腐蚀开裂，高铬含量使其具有更好的抗点腐蚀、缝隙腐蚀性。该合金具有很好的耐硝酸、有机酸腐蚀性，但是在硫酸和盐酸中的耐腐蚀性有限。除了在卤化物有可能发生点腐蚀外，在氧化性和非氧化性盐中有很好的耐腐蚀
性。在水、蒸气以及蒸汽、空气、二氧化碳的混合物中也具有很好的耐腐蚀性。在高温时具有优秀的抗氧化、碳化气氛和氧化、碳化交替发生的环境性能。耐氢气、氮气和含硫气体腐蚀的性能同样很好，在后者的应用环境中，在氧化条件中又比在还原条件中性能好。

应用范围

800L合金

硝酸冷凝器——耐硝酸腐蚀
蒸汽加热管——很好的机械性能
加热元件管——很好的机械性能
对于应用于高达500℃的环境，合金供货态为退火态。

800合金

加热元件管——很好的机械性能
醋酐裂解——耐加工过程中的腐蚀
对于应用于高达600℃的环境，合金供货态为退火态。对于应用于高温环境，建
议合金供货态为固溶退火态。

加工和热处理

800L/800合金适合于热加工和冷加工，但由于具有高强度，需要大功率的加工设备，且都适合于用各种方便的焊接方法焊接。
加热：
1. 在热处理之前及热处理过程中应始终保持工件清洁。
2. 在热处理过程中不能接触硫、磷、铅及其它低熔点金属，否则会损害材料的性能，应注意清除诸如标记漆、温度指示漆、彩色蜡笔、润滑油、燃料等污物。
3. 燃料中的含硫量越低越好，天然气中的硫含量应少于0.1%，重油中硫含量应少于0.5%。
4. 考虑到温度控制和保持清洁的需要，最好在真空炉或气体保护炉中进行热处理。
5. 也可以在箱式炉或燃气炉中加热，但炉气必须洁净并以中性至微氧化性为宜，应避免炉气在氧化性和还原性之间波动，加热火焰不能直接烧向工件。

热加工：
1. 800L/800合金的热加工温度范围1200℃-900℃，冷却方式为水淬或在760℃-540℃之间尽量快速冷却。热弯曲应在1150℃-1000℃之间进行。
2. 为得到最佳抗腐蚀性能和抗蠕变性，热加工后要进行退火处理。
3. 材料可以直接送入已升温至1200℃的炉中，材料的保温时间为每100mm 厚度保温60 分钟。保温足够的时间后迅速出炉，在规定的温度范围进行热加工。当材料温度降到低于热加工温度时，需重新加热。
冷加工：
1.800L/800合金的加工硬化率大于奥氏体不锈钢，因此需要对加工设备进行挑选。冷加工材料应为退火热处理态，并且在冷加工时应进行中间退火。
2. 若冷加工量大于10%，则在使用前需要对工件进行软化退火处理。
热处理：
1. 800L/800合金的软化退火处理温度范围都是920℃～980℃，最佳处理温度是950℃。
2. 为得到最佳的抗腐蚀性，冷却方式采用水淬，厚度小于1.5mm 的材料也可采用快速空冷。
3. 在热处理过程中，都要按照前述的加热过程中必须保持清洁的事项操作。
去氧化皮及酸洗：
1. 800L/800合金的表面氧化物和焊缝周围的焊渣的附着性比不锈钢更强，机械方法和化学方法都可以使用，选择机械方法时要避免会产生金属污染或产生表面变形的方法。
2. 在用HNO3/HF 混合酸进行酸洗前必须小心打磨或盐浴预处理将氧化膜打碎。
机加工
800L/800合金须在退火热处理之后进行机加工，由于材料的加工硬化，因此宜采用比加工低合金标准奥氏体不锈钢低的切削速度和重进刀进行加工，才能车入已冷作硬化的表层下面。

焊接方面的建议

在对镍基材料进行焊接时，应遵循以下规程：
1. 工作场地：工作场地应单独分开或与碳钢的加工区域有足够远的距离，尽可能保持清洁，设有隔板并避免两区域间通风；
2. 工作服和辅助用品：应佩戴干净的细纹皮手套，穿着干净的工作服。
3. 工具和机器设备：应该有镍基合金和镍铬钢的专用工具，钢丝刷应采用不锈钢材料制成，机器设备如剪切机、冲床、轧机等应该盖上毡、纸板或塑料纸以防铁碳金属掉在机器表面而使加工材料粘上，导致腐蚀。
清理：
需用丙酮对母材焊接区域的基体金属和填充合金（如焊条）进行清洁，注意不能
使用三氯乙烯TRI、全氯乙烯PER 和四氯化物TETRA。
边缘准备：
最好采用机加工，如车、铣、刨，也可以进行等离子切割，若采用后者，切割边
缘（焊接面）一定要研磨干净平整，允许不过热的精磨。母材的焊接边缘大约25mm 宽的区域必须打磨至光亮金属变面。
坡口角度：
与碳钢相比，镍基合金和特种不锈钢的物理性能特点主要是低的热导率和高的膨
胀系数，这些特性都要在焊接坡口准备时予以考虑，包括加宽底部间隙（1-3mm），同时由于熔融金属的粘滞性，在对接焊时应采用更大的坡口角度（60-70°）以抵消材料的收缩。
起弧：
不能在工件表面起弧，应在焊接面起弧，以防起弧点导致腐蚀。
焊接工艺：
800L/800合金适合采用任何传统焊接工艺焊接，如钨电极惰性气体保护焊、等离子弧焊、手工亚弧焊、金属极惰性气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊、保护气体电弧焊等。
800L/800合金的焊接必须在退火态进行，并清理干净污渍、粉尘和各种记号。采用低热量输入，层间温度不超过150℃。无需焊前或焊后热处理。

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