800L/800合金
合金800
NS1101/1Cr20Ni32AlTi
Nicrofer® 3220LC/3220
UNS N08800
810L/800鐵-鎳-鉻合金
800L合金性能
800L合金是一種與800合金 同系列的全奧氏體低碳的鎳-鐵-鉻合金，該合金中的鈷含量可以嚴格控制在0.01%以下。
800L合金的特點
- 在高達500℃的極高溫的水性介質中具有出色的抗腐蝕性
- 很好的抗應力腐蝕的性能
- 很好的加工性
800合金的性能
800合金是一種固溶態高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金，并具有控制成分的碳、
鋁、鈦、硅和錳含量。
800合金的特點
- 很好的抗腐蝕和耐高溫性
- 在零下、室溫和高達600℃的高溫下都具有很好的機械性能
- 很好的抗氧化、還原、氮化環境性能
- 很好的加工性
在主要需要耐濕腐蝕環境時，建議使用低碳的Nicrofer 3220LC 合金。
表1 牌號及標準
材料
牌號 |
標準
系列 |
標準 |
化學
成分 |
管材 |
板材 |
棒材 |
帶材 |
焊絲 |
鍛件 |
| 無縫管 |
焊接管 |
美標
N08800 |
ASME （SB） |
|
163
407
829 |
514
515
|
409
906
|
408
|
409
|
AWS A5.14
|
564
|
材料
牌號 |
標準
系列 |
標準 |
化學
成分 |
管材 |
板材 |
棒材 |
帶材 |
焊絲 |
鍛件 |
| 無縫管 |
焊接管 |
國標
NS 1101 |
GB/T |
15007 |
15011
|
/ |
2054
15009
15010 |
/ |
15008 |
/ |
26030 |
| NB/T |
|
47019
47047 |
/ |
47046 |
/ |
/ |
/ |
47028 |
表2 800H化學成分
| 元素 |
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Ni |
| 國標NS1101 |
0.05~0.10 |
≤1.0 |
≤1.5 |
≤0.03 |
≤0.015 |
30.0~35.0 |
| 美標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 |
| 國標NS1101 |
19~23 |
余量 |
0.15~0.6 |
0.15~0.6 |
— |
≤0.75 |
| 美標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 |
| 熔點 |
1350~1400℃ |
表4 室溫和高溫典型物理性能
溫度
（℃） |
比熱
（J/Kg·℃） |
熱傳導率
（W/mk） |
電阻率
（μΩcm） |
彈性模量
（kN/mm2） |
常溫至絕對溫度下的膨脹系數（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 |
機械性能
以下是相應規格固溶態的800H合金和固溶處理態的800HP合金的性能，其他特殊規格材料的特殊性能取決于特定的應用場合。
表5 800L和800常溫下合金機械性能
| 合金和狀態 |
抗拉強度，MPa |
0.2%屈服強度，MPa |
延伸率A5，% |
| 管材 |
| 退火 |
≥572 |
≥314 |
≥30 |
| 板材 |
| 熱軋+去應力 |
≥550 |
≥240 |
≥25 |
| 熱軋+退火 |
≥520 |
≥205 |
≥30 |
| 冷軋板材（退火） |
≥520 |
≥205 |
≥30 |
| 鍛件（退火） |
≥517 |
≥207 |
≥30 |
表6 800l和800不同溫度下的機械性能
| 溫度（℃） |
800L合金 |
800合金 |
抗拉強度，
MPa |
0.2%屈服強度，
MPa |
延伸A5，% |
抗拉強度，
MPa |
0.2%屈服強度，
MPa |
延伸A5，% |
| 室溫 |
450 |
180 |
35 |
500 |
210 |
35 |
| 100 |
|
155 |
|
|
185 |
|
| 200 |
|
140 |
|
|
160 |
|
| 300 |
|
130 |
|
|
145 |
|
| 400 |
|
120 |
|
|
130 |
|
| 500 |
|
100 |
|
|
125 |
|
| 600 |
|
— |
|
|
115 |
|
圖1 800熱軋棒的不同溫度下的拉伸性能
ISO V 型缺口沖擊韌性
室溫時的平均值： 縱向 ≥105 J/cm2；橫向 ≥150 J/cm2
金相結構
800L合金為面心立方晶格結構。極低的碳含量和提高了的Ti:C 比率增加了結構的穩定性和最大的抗敏化性以及抗晶間腐蝕性。950℃左右的低溫退火保證了細晶結構。
800合金是一種奧氏體固溶強化的面心立方晶格結構。在950℃左右的工廠退火環境中形成的TiC 不會再次溶解。只有一小部分碳以碳化鉻形式沉淀析出。低溫退火保證了細晶結構，得到了高抗拉和屈服強度。
耐腐蝕性
800L合金能耐很多腐蝕介質腐蝕。其較高的鎳含量使其在水性腐蝕條件具有很好的抗應力腐蝕開裂性能。高鉻含量使之具有更好的耐點腐蝕和縫隙腐蝕開裂性能。該合金具有很好的耐硝酸、有機酸腐蝕性，但是在硫酸和鹽酸中的耐腐蝕性有限。除了在鹵化物有可能發生點腐蝕外，在氧化性和非氧化性鹽中有很好的耐腐蝕性。在水、蒸氣以及蒸汽、空氣、二氧化碳的混合物中也具有很好的耐腐蝕性。
800合金能耐很多腐蝕介質腐蝕。在水性腐蝕環境中，其耐腐蝕性與奧氏體不銹鋼相當。高鎳含量使其能抗應力腐蝕開裂，高鉻含量使其具有更好的抗點腐蝕、縫隙腐蝕性。該合金具有很好的耐硝酸、有機酸腐蝕性，但是在硫酸和鹽酸中的耐腐蝕性有限。除了在鹵化物有可能發生點腐蝕外，在氧化性和非氧化性鹽中有很好的耐腐蝕
性。在水、蒸氣以及蒸汽、空氣、二氧化碳的混合物中也具有很好的耐腐蝕性。在高溫時具有優秀的抗氧化、碳化氣氛和氧化、碳化交替發生的環境性能。耐氫氣、氮氣和含硫氣體腐蝕的性能同樣很好，在后者的應用環境中，在氧化條件中又比在還原條件中性能好。
應用范圍
800L合金
- 硝酸冷凝器——耐硝酸腐蝕
- 蒸汽加熱管——很好的機械性能
- 加熱元件管——很好的機械性能
- 對于應用于高達500℃的環境，合金供貨態為退火態。
800合金
- 加熱元件管——很好的機械性能
- 醋酐裂解——耐加工過程中的腐蝕
- 對于應用于高達600℃的環境，合金供貨態為退火態。對于應用于高溫環境，建
- 議合金供貨態為固溶退火態。
加工和熱處理
800L/800合金適合于熱加工和冷加工，但由于具有高強度，需要大功率的加工設備，且都適合于用各種方便的焊接方法焊接。
加熱：
1. 在熱處理之前及熱處理過程中應始終保持工件清潔。
2. 在熱處理過程中不能接觸硫、磷、鉛及其它低熔點金屬，否則會損害材料的性能，應注意清除諸如標記漆、溫度指示漆、彩色蠟筆、潤滑油、燃料等污物。
3. 燃料中的含硫量越低越好，天然氣中的硫含量應少于0.1%，重油中硫含量應少于0.5%。
4. 考慮到溫度控制和保持清潔的需要，最好在真空爐或氣體保護爐中進行熱處理。
5. 也可以在箱式爐或燃氣爐中加熱，但爐氣必須潔凈并以中性至微氧化性為宜，應避免爐氣在氧化性和還原性之間波動，加熱火焰不能直接燒向工件。
熱加工：
1. 800L/800合金的熱加工溫度范圍1200℃-900℃，冷卻方式為水淬或在760℃-540℃之間盡量快速冷卻。熱彎曲應在1150℃-1000℃之間進行。
2. 為得到最佳抗腐蝕性能和抗蠕變性，熱加工后要進行退火處理。
3. 材料可以直接送入已升溫至1200℃的爐中，材料的保溫時間為每100mm 厚度保溫60 分鐘。保溫足夠的時間后迅速出爐，在規定的溫度范圍進行熱加工。當材料溫度降到低于熱加工溫度時，需重新加熱。
冷加工：
1.800L/800合金的加工硬化率大于奧氏體不銹鋼，因此需要對加工設備進行挑選。冷加工材料應為退火熱處理態，并且在冷加工時應進行中間退火。
2. 若冷加工量大于10%，則在使用前需要對工件進行軟化退火處理。
熱處理：
1. 800L/800合金的軟化退火處理溫度范圍都是920℃～980℃，最佳處理溫度是950℃。
2. 為得到最佳的抗腐蝕性，冷卻方式采用水淬，厚度小于1.5mm 的材料也可采用快速空冷。
3. 在熱處理過程中，都要按照前述的加熱過程中必須保持清潔的事項操作。
去氧化皮及酸洗：
1. 800L/800合金的表面氧化物和焊縫周圍的焊渣的附著性比不銹鋼更強，機械方法和化學方法都可以使用，選擇機械方法時要避免會產生金屬污染或產生表面變形的方法。
2. 在用HNO3/HF 混合酸進行酸洗前必須小心打磨或鹽浴預處理將氧化膜打碎。
機加工
800L/800合金須在退火熱處理之后進行機加工，由于材料的加工硬化，因此宜采用比加工低合金標準奧氏體不銹鋼低的切削速度和重進刀進行加工，才能車入已冷作硬化的表層下面。
焊接方面的建議
在對鎳基材料進行焊接時，應遵循以下規程：
1. 工作場地：工作場地應單獨分開或與碳鋼的加工區域有足夠遠的距離，盡可能保持清潔，設有隔板并避免兩區域間通風；
2. 工作服和輔助用品：應佩戴干凈的細紋皮手套，穿著干凈的工作服。
3. 工具和機器設備：應該有鎳基合金和鎳鉻鋼的專用工具，鋼絲刷應采用不銹鋼材料制成，機器設備如剪切機、沖床、軋機等應該蓋上氈、紙板或塑料紙以防鐵碳金屬掉在機器表面而使加工材料粘上，導致腐蝕。
清理：
需用丙酮對母材焊接區域的基體金屬和填充合金（如焊條）進行清潔，注意不能
使用三氯乙烯TRI、全氯乙烯PER 和四氯化物TETRA。
邊緣準備：
最好采用機加工，如車、銑、刨，也可以進行等離子切割，若采用后者，切割邊
緣（焊接面）一定要研磨干凈平整，允許不過熱的精磨。母材的焊接邊緣大約25mm 寬的區域必須打磨至光亮金屬變面。
坡口角度：
與碳鋼相比，鎳基合金和特種不銹鋼的物理性能特點主要是低的熱導率和高的膨
脹系數，這些特性都要在焊接坡口準備時予以考慮，包括加寬底部間隙（1-3mm），同時由于熔融金屬的粘滯性，在對接焊時應采用更大的坡口角度（60-70°）以抵消材料的收縮。
起?。?/span>
不能在工件表面起弧，應在焊接面起弧，以防起弧點導致腐蝕。
焊接工藝：
800L/800合金適合采用任何傳統焊接工藝焊接，如鎢電極惰性氣體保護焊、等離子弧焊、手工亞弧焊、金屬極惰性氣體保護焊、熔化極惰性氣體保護焊、保護氣體電弧焊等。
800L/800合金的焊接必須在退火態進行，并清理干凈污漬、粉塵和各種記號。采用低熱量輸入，層間溫度不超過150℃。無需焊前或焊后熱處理。
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