Hastelloy G3基本概述：

Hastelloy G3合金簡(jiǎn)稱G3，是一種性能*的 鎳基耐蝕合金 ，屬于含Mo、Cu的Ni-Cr-Fe系，它具有優(yōu)良的抗氧化和大氣腐蝕及抗 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂 能力，而且具有較高的抗局部腐蝕（點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕）的能力。合金中由于含有較高的Fe，相對(duì)于其它鎳基耐蝕合金具有成本低的特點(diǎn)。G3合金常用于煙氣脫硫系統(tǒng)、造紙、磷酸生產(chǎn) 蒸汽發(fā)生器 和熱交換器中。用該合金制成的油井管具有優(yōu)異的抗H2S、CO2、Cl-腐蝕性能，是酸性氣田油井管的最佳選材。世界范圍內(nèi)只有日本住友、美國(guó)SMC、德國(guó)V&M以及瑞典Sandvik能夠生產(chǎn)。

化學(xué)成分：

碳C：≤0.03 ，硅Si：≤0.80 ，

錳Mn：≤1.50 ，磷P：≤0.004 ，

硫 S：≤0.020 ，鎳Ni：余 ，

鉻Cr：28.5~31.5 ，鉬Mo：4.0~6.0 ，

鎢 W：1.5~4.0，鐵Fe：13.0~17.0，

銅 Cu：1.0~2.4，Nb+Ta:0.3~1.5，

鈷CO:≤5.0。

Hastelloy G-30耐蝕性能：在耐H3PO4中比G3、20合金，625合金性能要更加*，相差2-10倍，在HIL酸中性能不是太好，在50度以下濃H2SO4中具有可用的耐腐蝕性能，在HNO3、混合酸中具有良好的耐腐蝕性能。

Hastelloy G-30物理性能：密度8.22g/cm3，溶點(diǎn)：1350~1370 ℃，比熱容：388~619J/kg.K，熱導(dǎo)率：10.2~16.7 W(m.K）。

常用的鎳基耐蝕合金有Monel400、Hastelloy G3、HastelloyG30、Hastelloy G35、Hastelloy C276、HastelloyC22、Hastelloy C4、Hastelloy F、Inconel 690等。

應(yīng)用范圍：

G系列合金(G3、G30、G35)主要用于石化工業(yè)如油井管、濕法磷酸生產(chǎn)使用的蒸發(fā)器，核工業(yè)中核燃料再生設(shè)備、以及鋼廠酸洗設(shè)備等。C系列合金(C276、C22、C4)是使用量最大的一類耐蝕合金之一，在氧化或還原環(huán)境下都有很好的耐腐蝕性。因此廣泛應(yīng)用于各種腐蝕環(huán)境復(fù)雜的地方，如核工業(yè)、制藥工業(yè)等。690合金是一種非常重要的核材料，是核電站核能發(fā)電蒸汽管的不可替代材料，屬于核心部件，對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂具有很好的抵抗作用。

鉆采石油、天然氣時(shí)，除需要鉆探機(jī)械設(shè)備外，還需要專用管材，即鉆柱、套管、油管等，統(tǒng)稱為“油井管"。油氣工業(yè)用鋼總量中，油井管約占40%，是石油、天然氣開(kāi)采中的一個(gè)重要組成部分。根據(jù)中國(guó)油氣開(kāi)采環(huán)境的特殊性，專家認(rèn)為，超高強(qiáng)度油套管、高抗擠套管、耐酸性環(huán)境腐蝕油管和特殊螺紋油井管是中國(guó)當(dāng)今和未來(lái)急需的高性能油井管。

生產(chǎn)工藝： G3合金管材生產(chǎn)工藝：1 熱軋成型 2熱擠壓成型 （ G3合金高溫塑性差，熱成型溫度范圍窄，變形抗力較大，在1150℃～1220℃左右時(shí)，合金的熱塑性最好，因此G-3合金管材生產(chǎn)主要采用熱擠壓工藝成型。坯料在擠壓筒中的熱變形是熱擠壓成型中的關(guān)鍵技術(shù)，也是G-3合金管材生產(chǎn)的瓶頸）

熱變形過(guò)程

在高溫奧氏體區(qū)變形的金屬，隨著變形量的增大，加工硬化過(guò)程和高溫動(dòng)態(tài)軟化過(guò)程(動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶)同時(shí)進(jìn)行。

Ⅰ 加工硬化階段(0<ε<εc)

變形過(guò)程受力情況

當(dāng)塑性變形小時(shí)，位錯(cuò)密度不斷增加，變形抗力也不斷增加直到最大值。另一方面，由于材料在高溫下變形，變形中產(chǎn)生的位錯(cuò)能夠在熱加工過(guò)程中通過(guò)交滑移和攀移等方式運(yùn)動(dòng)，使部分位錯(cuò)消失，部分重新排列，造成奧氏體的回復(fù)。由于位錯(cuò)的增值速度相對(duì)來(lái)說(shuō)與變形量無(wú)關(guān)，而位錯(cuò)的消失速度則與位錯(cuò)密度值有關(guān)。因此當(dāng)變形量逐漸增大時(shí)，位錯(cuò)密度也增大，位錯(cuò)消失速度也增大，反映在真應(yīng)力—真應(yīng)變曲線上隨著變形量增大加工硬化速度減慢，但是總的趨向在第一階段還是超過(guò)動(dòng)態(tài)軟化，因此隨著變形量增加變形應(yīng)力不斷增加。

Ⅱ 開(kāi)始再結(jié)晶階段(εc<ε<εs)

在第一階段動(dòng)態(tài)軟化抵消不了加工硬化，隨著變形量的增加金屬內(nèi)部畸變能不斷升高，達(dá)到一定程度后在奧氏體中將發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。通過(guò)大角度晶界的移動(dòng)，位錯(cuò)大量消失，位錯(cuò)原來(lái)集聚的地方形成新的晶粒。隨著變形的繼續(xù)進(jìn)行，在熱加工過(guò)程中不斷形成再結(jié)晶核心并繼續(xù)成長(zhǎng)直到完成一輪再結(jié)晶，變形應(yīng)力降到值。發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶需要一個(gè)的變形量，稱為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量，以εc表示，εc幾乎與真應(yīng)力—真應(yīng)變曲線上峰值應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變量εp相等，一般εc≈0.8-0.9εp。

Ⅲ 穩(wěn)定變形階段(ε>εs)

動(dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生后，隨著變形的繼續(xù)，一方面再結(jié)晶繼續(xù)發(fā)展，使金屬軟化；另一方面已發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的晶粒又承受新的變形，產(chǎn)生加工硬化。這兩個(gè)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，達(dá)到平衡時(shí)，流變應(yīng)力近似不變，使真應(yīng)力—真應(yīng)變曲線近似水平。這種情況稱為連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶如。如果變形溫度較高，變形速率較小，則第三階段的真應(yīng)力—真應(yīng)變曲線可能出現(xiàn)波浪式變化，稱為間斷動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。

元素組成

G3元素組成

G3鎳基耐蝕合金以抗液體介質(zhì)(室溫，有時(shí)也可高于室溫)腐蝕能力為其主要性能。含鎳量一般不超過(guò)70%，主要添加Cu,Cr,Mo,Fe,W等，以適應(yīng)各種不同化學(xué)性質(zhì)的工作介質(zhì)。其主要合金化原理如下：

鎳：基體元素，具有非常好的延展性，面心立方結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能夠容納大量的合金元素。對(duì)堿溶液有的抵抗能力。

鋁：作為脫氧劑，冶煉時(shí)去除熔化金屬的氧。

碳：有害元素，會(huì)導(dǎo)致碳化物的形成，造成晶界敏化，降低腐蝕性能。

鉻：主要的合金元素，增強(qiáng)對(duì)氧化性溶液(如硝酸，鉻酸)的抵抗能力，同時(shí)增強(qiáng)對(duì)局部腐蝕的抵抗能力(如點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕)。

銅：增強(qiáng)對(duì)非氧化性溶液的抵抗能力(如鹽酸、稀硫酸)。

鐵：在滿足使用性能的情況下用來(lái)降低成本，但是使用鐵質(zhì)模具和廢料來(lái)生產(chǎn)就不可避免包含一些鐵的成分。

鎢和鉬：增強(qiáng)對(duì)氧化性溶液的抵抗能力(如鹽酸、稀硫酸)，增強(qiáng)對(duì)局部腐蝕的抵抗能力。

鈮和釩：原來(lái)用于固定碳元素。

硅：有害元素，原材料冶煉中帶過(guò)來(lái)，要盡可能的降低，硅

會(huì)穩(wěn)定碳化物和金屬間化合物，如σ相、μ相。