GH4202 合金在高温下对氧化、硫化以及其他腐蚀性介质具有较强的抵抗力1。与其他常见高温合金相比,其耐腐蚀性能具有以下特点:
抗氧化性能:在 800-1000°C 的高温环境中,GH4202 能形成稳定的氧化膜。例如,在 1000°C 下的氧化增重率仅为 1.5mg/cm²・h,在 900°C 的空气环境中暴露 100 小时,氧化增重仅为 1.5mg/cm²2。对比之下,GH4169 合金在相同温度条件下的氧化增重为 2.3mg/cm²,GH4202 的抗氧化性能更优2。在 800°C 的空气中暴露 100 小时,GH4202 合金的氧化增重仅为 0.02mg/cm²,表现出优异的抗氧化性能1。
抗硫化性能:在含硫气氛中,GH4202 表现出色。例如,在模拟含硫环境(500°C,含 2% H₂S)的腐蚀实验中,其腐蚀速率为 0.05mm/a,远低于普通镍基合金1。与一些未添加足够抗硫化元素的镍基合金相比,GH4202 由于添加了适量的钼和钛,能够显著提升抗硫化能力,在高硫气氛下使用时,其腐蚀速率比其他镍基合金低 30% 左右。
抗氯离子腐蚀:GH4202 在氯化物环境中具有良好的抗点蚀和缝隙腐蚀能力1。在 5% NaCl 溶液中浸泡 72 小时后,其点蚀深度仅为 0.01mm,远优于其他常规镍基高温合金1。而 Inconel 601 合金在高温氯离子腐蚀环境中,表面 Cr 元素容易贫化导致氧化膜破裂,耐蚀性降低,GH4202 的抗氯离子腐蚀性能更为突出6。
GH4202 具有优异的耐腐蚀性能,具体如下1:
氧化环境:在氧化气氛下,合金中的铬元素会形成致密的氧化铬(Cr₂O₃)保护膜,能有效阻止氧气扩散,从而提高抗氧化能力。在 800 - 1000°C 高温条件下,氧化铬膜保持较好的稳定性。当暴露在 1000°C 的空气中 500 小时后,氧化膜的厚度增长速率约为 0.04μm/h。
酸性环境:钼元素的加入大幅提升了合金在酸性气氛中的抗点腐蚀能力。在 3.5% 氯化钠溶液中进行的电化学腐蚀实验表明,GH4202 的自腐蚀电位约为 - 0.25V(相对饱和甘汞电极),相比于普通不锈钢有更好的抗氯离子腐蚀性。在含氯和硫的环境中,GH4202 的耐腐蚀寿命可达 3000 小时以上。
应力腐蚀环境:GH4202 在高温高压下也表现出一定的抗应力腐蚀能力。当温度高于 600°C 时,其抗应力腐蚀性逐渐减弱,但合金中的钛、铝等元素能够有效降低应力腐蚀裂纹的萌发速率。
加工工艺热加工:
锻造:锻造温度范围较宽,通常在 1150 - 1200℃进行粗锻,终锻温度控制在 1000 - 1050℃。冷却方式多为空冷或缓冷,以减少内部应力的产生。在锻造过程中要注意防止锻件出现裂纹和过度氧化。
轧制:轧制工艺与普通高温合金类似,但需注意其较高的加工硬化倾向。通常在轧制过程中间进行中间退火,以恢复材料的塑性和延展性,降低加工硬化的影响。
冷加工:冷加工较为困难,可通过逐步加工和中间退火的方式提高成形性。冷轧过程中应控制加工变形量在 15%-20% 之间,以保持材料的韧性和强度。
焊接工艺:该合金具有一定的焊接性,但由于材料中含有较高的镍和铬元素,焊接过程易产生热裂纹。焊接前需进行严格的预热处理,焊后进行消应力退火处理,以防止裂纹的产生。常用的焊接方法包括氩弧焊和电子束焊。在焊接过程中,控制焊接热输入是防止焊接裂纹的关键。一般将预热温度控制在 300 - 350℃,焊后退火温度保持在 650 - 700℃,可以有效减少焊接裂纹的发生。
热处理工艺固溶处理:在 1120 - 1160℃范围内进行固溶处理,保温 1 - 2 小时后迅速水冷。目的是消除材料中的应力及非平衡相,提高塑性和韧性。
时效处理:将合金加热至 750 - 850℃,保温 4 - 6 小时后空冷,主要是为了促进 γ' 相的析出,增加合金的高温强度。