Hastelloy C4 Kemijski sastav i svojstva

Hastelloy C4 je legura nikla ima toplinsku stabilnost i otpornost na koroziju u agresivnim sredinama. Kao jedna od strukturno najstabilnijih legura nikla, zadržava svoja svojstva čak i nakon dugotrajnog izlaganja visokim temperaturama, što ga čini neprocjenjivim za primjene u kemijskoj obradi.

Ovaj članak predstavlja opsežan pregled kemijskog sastava, fizičkih i mehaničkih svojstava, otpornosti na koroziju i primjene Hastelloya C4.

Hastelloy C4 Kemijski sastav

Hastelloy C4 je legura kovanog nikla koja pruža učinkovitost u korozivnim okruženjima. Sastav se odlikuje niskim udjelom ugljika i silicija, što značajno smanjuje rizik od taloženja karbida i kasnije interkristalne korozije u zavarenim konstrukcijama.

Nominalni kemijski sastav Hastelloya C4 prikazan je u sljedećoj tablici:

Strateški izostanak volframa razlikuje Hastelloy C4 od ranijih legura kao što je C276, dok značajno smanjeni sadržaj željeza poboljšava toplinsku stabilnost minimizirajući stvaranje štetne intermetalne faze tijekom dugotrajnog izlaganja visokim-temperaturama.

Hastelloy C4 Fizička svojstva

Fizička svojstva Hastelloy C4 karakteristična za legure nikla-kroma-molibdena:

Tablica: Fizička svojstva Hastelloya C4

Relativno niska toplinska vodljivost i umjereni koeficijent toplinske ekspanzije Hastelloya C4. Visoki električni otpor pridonosi njegovim dobrim karakteristikama zavarivanja u usporedbi s vodljivijim materijalima.

Hastelloy C4 Mehanička svojstva

Mehanička svojstva sobne temperature

U žarenom stanju, Hastelloy C-4 obično pokazuje:

Vlačna čvrstoća: 690-860 MPa (100-125 ksi)

Granica razvlačenja (pomak od 0,2%): veća ili jednaka 275 MPa (veća ili jednaka 40 ksi)

Istezanje: veće ili jednako 40% u 2 inča

Smanjenje površine: približno 50%

Tvrdoća: Manje ili jednako 217 HB (Brinell) ili Manje ili jednako 95 HRB (Rockwell B)

Legura zadržava izvanrednu duktilnost i žilavost čak i na kriogenim temperaturama do -196 stupnjeva, s udarnim vrijednostima Charpy V-zareza koji obično prelaze 120 J i na sobnoj temperaturi i na -196 stupnjeva.

Svojstva povišene temperature

Hastelloy C4 ima iznimnu toplinsku stabilnost, zadržavajući korisna mehanička svojstva na temperaturama do 1040 stupnjeva. Legura zadržava dobru duktilnost i otpornost na koroziju čak i nakon dugotrajnog-starenja na 650-1040 stupnjeva.

Svojstva otpornosti na koroziju

Otpornost na koroziju Hastelloya C4 predstavlja njegovu najvrjedniju osobinu, s dokazanim performansama u različitim korozivnim okruženjima:

Ujednačena korozija

Hastelloy C-4 pokazuje izvanrednu otpornost na širok spektar korozivnih medija, uključujući:

Vruće onečišćene mineralne kiseline (sumporna, solna, fosforna kiselina)

Organski i anorganski kloridi, suhi plinoviti klor

Mravlja i octena kiselina, anhidrid octene kiseline

Otapala, morska voda i slane otopine

Legura pokazuje osobito dobre performanse u visoko oksidirajućim okruženjima, gdje može nadmašiti C-276. Međutim, u jako reducirajućim medijima poput klorovodične kiseline, C-276 obično pokazuje bolju otpornost.

Lokalizirana korozija

Visok sadržaj molibdena (14-17%) pruža izvrsnu otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju u sredinama koje sadrže kloride. To čini Hastelloy C-4 prikladnim za primjenu u morskoj vodi, slanoj vodi i kemijskim procesima koji uključuju kloridne katalizatore ili zagađivače.

Ultra-sadržaj ugljika (manje ili jednako 0,015%) značajno povećava otpornost na osjetljivost i kasniju interkristalnu koroziju. Ovaj kritični atribut minimizira stvaranje karbida na granicama zrna u zonama-zahvaćenim toplinom zavarivanja, dopuštajući da se legura koristi u-zavarenom stanju za većinu primjena u kemijskim procesima bez potrebe za-žarenjem u otopini zavarivanja.

Istraživanja su pokazala da ispravno zavareni Hastelloy C4 spojevi mogu pokazati usporedivu ili čak bolju otpornost na koroziju u odnosu na osnovni metal, sa stopama korozije od samo 5,03 mm/godišnje u standardiziranim testovima interkristalne korozije.

Toplinska stabilnost i mikrostrukturne karakteristike

Hastelloy C4 posebno je formuliran za poboljšanu toplinsku stabilnost u usporedbi s ranijim legurama nikla. Strateške kontrole sastava minimiziraju stvaranje štetnih intermetalnih faza i karbida tijekom dugotrajnog izlaganja visokim temperaturama.

Legura ima če-centriranu kubičnu (FCC) austenitnu strukturu koja ostaje stabilna u svom korisnom temperaturnom rasponu. Ova mikrostrukturna stabilnost osigurava dosljednu izvedbu u primjenama na visokim-temperaturama kao što su sustavi za odsumporavanje dimnih plinova, oprema za kemijsku obradu i postrojenja za ponovnu obradu nuklearnog goriva gdje je toplinski ciklus uobičajen.

Karakteristike izrade i obrade

Zavarivanje

Hastelloy C4 ima dobru zavarljivost upotrebom uobičajenih tehnika zavarivanja taljenjem, uključujući:

Zavarivanje s plinskim volframom (GTAW/TIG)

Plinsko elektrolučno zavarivanje (GMAW/MIG)

Zavarivanje plazma lukom

Zavarivanje zaštićenim metalnim lukom (SMAW)

Preporučene prakse uključuju:

Korištenje dodanih metala odgovarajućeg sastava (ERNiCrMo-7) ili namjenskih proizvoda za zavarivanje Hastelloy C-4.

Održavanje niskog unosa topline s međuprolaznim temperaturama ispod 150 stupnjeva.

Osiguravanje da je materijal u žarenom stanju prije-zavarivanja.

Ispravno čišćenje za uklanjanje onečišćenja.

Toplinska obrada

Hastelloy C4 obično se isporučuje u otopini-žarenog stanja​ radi optimizacije otpornosti na koroziju. Legura se ne može ojačati samo toplinskom obradom, jer ne prolazi taložno otvrdnjavanje.

Rad na toplo i hladno

Vruća obrada: Preporučeni temperaturni raspon od 1080-900 stupnjeva s brzim hlađenjem nakon obrade.

Hladna obrada: Zahtijeva veću snagu od austenitnih nehrđajućih čelika zbog veće stope otvrdnjavanja; srednje žarenje može biti potrebno za teške deformacije.