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N08810镍基合金:成分、性能与工业应用

发布:sonhooalloy 浏览:49731次

N08810镍基合金:成分、性能与工业应用


摘要

N08810(UNS N08810,商品名Incoloy® 800H/800HT)是一种奥氏体镍-铁-铬合金,具有优异的高温强度、抗氧化性和耐腐蚀性。本文系统分析了其化学成分、物理机械性能及典型工业应用,旨在为高温环境下的材料选型提供参考。


1. 化学成分

N08810合金的化学成分设计以镍(Ni)为基体,通过添加铬(Cr)、铁(Fe)等元素优化其高温稳定性(表1)。

元素

含量(wt%)

作用

Ni

30.0-35.0

基体,增强高温强度及延展性

Cr

19.0-23.0

抗氧化及耐腐蚀性

Fe

≥39.5

降低成本,稳定奥氏体结构

C

0.05-0.10

强化晶界,提升蠕变强度

Al+Ti

≤0.75

形成γ'相,增强高温性能

Si

≤1.0

改善铸造流动性

Mn

≤1.5

脱氧,抑制硫脆性

注:800HT(N08811)为高碳变种(C≥0.06%),专为长期高温服役设计。


2. 物理与机械性能

2.1 物理性能

  • 密度:7.95 g/cm³

  • 熔点:1350-1400℃

  • 热膨胀系数(20-1000℃):14.4×10⁻⁶/K

  • 热导率(100℃):11.1 W/(m·K)

2.2 室温机械性能

  • 抗拉强度(Rm):≥450 MPa

  • 屈服强度(Rp0.2):≥180 MPa

  • 延伸率(A):≥30%

2.3 高温性能

  • 抗氧化性:可在1100℃以下长期使用,表面形成致密Cr₂O₃氧化膜。

  • 蠕变强度(800℃, 1000h):≥35 MPa(800HT通过碳含量优化提升至≥45 MPa)。

2.4 耐腐蚀性

  • 在氧化性介质(如硝酸、硫酸)中表现优异;

  • 抗渗碳、硫化及氯化物应力腐蚀开裂(Cl⁻浓度<50 ppm);

  • 适用于弱还原性环境(需避免强还原性酸)。


3. 典型工业应用

3.1 石化与化工设备

  • 裂解炉管:乙烯裂解装置中耐受900-1100℃高温及渗碳环境。

  • 重整炉部件:用于制氢装置,抵抗H₂S和CO腐蚀。

3.2 热处理工业

  • 辐射管与马弗罐:在渗碳、退火炉中稳定服役寿命达10年以上。

  • 高温夹具:支撑件在连续热处理中减少变形。

3.3 能源领域

  • 核电蒸汽发生器管道:耐高温高压水蒸气腐蚀(需配合Incoloy 690使用)。

  • 垃圾焚烧炉部件:抵抗含Cl⁻、SOₓ烟气腐蚀。

3.4 其他应用

  • 高温换热器、燃气轮机燃烧室衬套、氨合成反应器。


4. 加工与焊接

  • 热加工:推荐加热至1150-1200℃锻造,终锻温度≥900℃。

  • 冷加工:需中间退火(1050-1150℃)以消除加工硬化。

  • 焊接:优先选用ERNiCr-3焊丝,控制层间温度≤150℃。


5. 对比与选型建议

  • vs. 304不锈钢:N08810高温强度提高3倍,适用温度上限提升300℃。

  • vs. Inconel 600:成本降低20%,但耐还原性酸能力稍弱。


6. 结语

N08810合金凭借其平衡的化学成分与稳定的高温性能,成为石化、能源等领域高温部件的优选材料。未来可通过纳米析出相调控进一步提升其极限服役温度。


参考文献

  1. ASTM B409-14, Standard Specification for Nickel-Iron-Chromium Alloy Plate, Sheet, and Strip.

  2. Special Metals Corporation. (2020). INCOLOY® Alloys 800H/800HT Technical Data.

  3. 《高温合金手册》(第三版),中国标准出版社,2018.

关键词:N08810;镍基合金;高温强度;抗氧化性;工业炉管



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