翻譯—800H(8810)和800HT(8811)耐熱鎳鉻不銹鋼
從800到 800H、800HT系列耐熱鎳鉻不銹鋼的溯源
800系列耐熱鎳鉻不銹鋼，是特殊合金法人集團(tuán)公司通過多年的檢驗(yàn)和維持，最終研發(fā)出的具有耐高溫強(qiáng)度、抗氧化、抗?jié)B碳、以及抵抗其它類型高溫腐蝕性能的不銹鋼。
對(duì)于這一系列的鋼種，每一種新鋼種在舊有的鋼種基礎(chǔ)上研制出來之前，已經(jīng)有了一個(gè)共同的標(biāo)準(zhǔn)：在高溫下使用時(shí)，這類不銹鋼必須要需要擁有最佳的蠕變和斷裂特性。
在20世紀(jì)50年代， 曾經(jīng)廣泛用于不銹鋼生產(chǎn)的鎳元素，因?yàn)槟承┰�，被指定作為了一種“戰(zhàn)略”金屬，鎳的工業(yè)應(yīng)用開始變得困難。為了滿足當(dāng)時(shí)的不銹鋼在相對(duì)鎳含量比較低的情況下，同時(shí)能夠滿足耐高溫抗腐蝕的性能，800耐熱鎳鉻不銹鋼應(yīng)運(yùn)而生，并成功引入市場(chǎng)。在過去的40年里，800不銹鋼由于其在高溫下的強(qiáng)度、抗氧化、滲碳以及抵御其它類型的高溫腐蝕性能，被得以廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用在爐子組件和設(shè)備、石油化工爐的爆炸管、軟導(dǎo)線和收割臺(tái)，以及用于電力加熱環(huán)境的設(shè)備外殼。
1963年，800不銹鋼得到了ASME（題外注： 美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)，是世界上最大的技術(shù)出版機(jī)構(gòu)之一）鍋爐和壓力容器委員的批準(zhǔn)認(rèn)可，且這一鋼種的設(shè)計(jì)應(yīng)力著重公布在了《規(guī)范案例》1325期上。煉鋼史上第一次，鋁和鈦被有目的地添加到不銹鋼中（0.15%～0.6%），退火材料從機(jī)械材料中區(qū)分出來，新的術(shù)語“1級(jí)退火約1800°F(980°C)”和“2級(jí),退火約2100°F(1150°C)”開始使用。相關(guān)內(nèi)容在《規(guī)范案例》里的第Ⅰ節(jié)和第Ⅷ節(jié)，列出的鋼種設(shè)計(jì)應(yīng)力包括“從1級(jí)退火到1100°F(593°C)”和“從2級(jí)退火到1500°F(816°C)”。
在接下來的幾年里，委員會(huì)提出了一些修正。1965年，沒有經(jīng)過熱處理的擠壓管材被接受作為2級(jí)退火材料。接下來的一年，ASTM（題外注：美國(guó)材料與實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)的英文縮寫，是美國(guó)最老、最大的非盈利型的標(biāo)準(zhǔn)學(xué)術(shù)團(tuán)體之一）的技術(shù)參數(shù)被批準(zhǔn)用于800耐熱鎳鉻不銹鋼，這些技術(shù)參數(shù)的上市最終取代覆蓋了600不銹鋼。1967年，一個(gè)經(jīng)過了1級(jí)退火的高壓容器表面圖表被增加，并且在接下來的一年，相應(yīng)的 2級(jí)退火也做了圖表補(bǔ)充。
1969年，為了確定800不銹鋼各項(xiàng)應(yīng)力，導(dǎo)致了標(biāo)準(zhǔn)的改變，最終導(dǎo)致800不銹鋼設(shè)計(jì)應(yīng)力值有所增加。最小抗拉強(qiáng)度曲線增加了10%，推測(cè)10，000小時(shí)斷裂強(qiáng)度的斷裂尺度從62.5%增加到了67%。6個(gè)月后，《規(guī)范案例》中有關(guān)800不銹鋼的第Ⅰ節(jié)和第Ⅷ節(jié)被修改，只有第Ⅰ節(jié)生效，第Ⅷ節(jié)被整合到了表UNF—23中。對(duì)于每一種退火等級(jí)，都有相應(yīng)的兩種固定的設(shè)計(jì)應(yīng)力，一種是在標(biāo)準(zhǔn)屈服強(qiáng)度達(dá)到三分之二時(shí)的給值，另一種則是在標(biāo)準(zhǔn)屈服強(qiáng)度達(dá)到90%時(shí)的給值。
在特殊合金公司出版的《SMC—045》上，有關(guān)于描述800不銹鋼是具有利用價(jià)值的新鋼種的信息。
800H耐熱鎳鉻不銹鋼（UNS N08810）
研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于較低含碳量的800不銹鋼，800不銹鋼中更高的碳含量會(huì)提高持久能力和斷裂性能。由于這個(gè)原因，除了客戶規(guī)定的需要低碳量的鋼種，特殊合金公司規(guī)定800不銹鋼的溶解碳范圍在0.05—0.1%，這個(gè)范圍屬于ASTM和ASME規(guī)定的800不銹鋼含碳量范圍的上限。
特殊合金公司為這種材料提供了數(shù)據(jù)并將它們提供給了ASME做為標(biāo)準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)核準(zhǔn)了更高的的設(shè)計(jì)應(yīng)力，發(fā)表在《規(guī)范案例1325—7》上，條例的第Ⅰ節(jié)和第Ⅷ節(jié)的第一及第二部分。值得注意的是，800H不銹鋼不僅是碳含量范圍在0.05—0.1%，同時(shí)該鋼種的平均晶粒度要達(dá)到ASTM的5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，或者更粗。
公布在《規(guī)范案例1325—7》上并已得到廣泛使用的術(shù)語“800H”，不再是一個(gè)需要參考“2級(jí)退火”的未命名材料，而是一種叫做800H的全新鋼種，從此，這種曾經(jīng)被稱為1級(jí)退火的材料，可以簡(jiǎn)單地叫做800H耐熱鎳鉻合金。
800HT耐熱鎳鉻不銹鋼（UNSN08811）
其他幾個(gè)不銹鋼制造商介入了800H（UNS N08810）的市場(chǎng)，并從生產(chǎn)實(shí)踐中得到了與800鋼不同的蠕變和斷裂數(shù)據(jù)。金屬產(chǎn)權(quán)理事會(huì)為ASME收集了這些數(shù)據(jù)，并以87次高溫實(shí)踐所獲得的1，025組數(shù)據(jù)為參數(shù)，予以理論回歸分析。從生產(chǎn)實(shí)踐中得到的數(shù)據(jù)，以及從這些數(shù)據(jù)中進(jìn)行的分析結(jié)果，都反應(yīng)了一個(gè)結(jié)果：原先的設(shè)計(jì)應(yīng)力值需要被修正。這些修正值比在1100—1500℉（593—816℃）溫度條件下低，與1600—1650℉（871—899℃）溫度條件下的韌度值相同。
特殊合金公司知道了讓800H不銹鋼中鋁和鈦含量保持在指定范圍上限的重要性，這導(dǎo)致了人們對(duì)800H不銹鋼在持久能力和抗斷裂性能方面有了更高的要求。因此，為了維持更高的可容許設(shè)計(jì)應(yīng)力，該公司推出了一個(gè)800H鎳鉻不銹鋼的變種，稱為800HT（UNS NO8811）耐熱鎳鉻鐵合金。800HT不銹鋼的元素含量嚴(yán)格控制，不僅限制在800H的成分范圍內(nèi)，而且還需要最低2100℉（1149℃）的熱處理，碳含量范圍在0.06—0.10%（800H碳含量范圍在0.05—0.10%），Al+Ti含量范圍在0.85—1.2%（800H的Al+Ti含量范圍在0.3—1.2%）
（注：“800HT”的稱謂是特殊合金法人集團(tuán)公司的一個(gè)商標(biāo)。）
ASME《規(guī)范案例1987》最新修訂版收容了800HT(UNS NO8811)不銹鋼的最大許用應(yīng)力。該合金不銹鋼滿足UNS NO8811和NO8810（800H不銹鋼）的所有必要條件，并且被注冊(cè)可以使用其中一種或者全部的兩種UNS鋼種牌號(hào)。需要重點(diǎn)注意的是，8000HT(UNS NO8811)不銹鋼比UNS NO8810具有更大的設(shè)計(jì)應(yīng)力，因此，其它材料生產(chǎn)的 UNS NO8810不能被當(dāng)作UNS NO8811，除非它滿足UNS NO8811的這個(gè)附加新條件。800HT耐熱鎳鉻鐵合金是特殊合金法人集團(tuán)公司的800系列不銹鋼的發(fā)明者通過多年的檢驗(yàn)和維護(hù)所得到的終極成果。下表1列出了800系列三種不銹鋼的元素含量范圍。
表1 800、800H、800HT耐熱鎳鉻鐵合金元素含量范圍
注：以上合金的元素含量范圍可以在指定訂單的情況下有更嚴(yán)格的限制。
相對(duì)800耐熱鎳鉻鐵合金來說，800H和800HT不銹鋼明顯有更高的持久能力和斷裂強(qiáng)度，這三種鐵合金在元素含量范圍上基本相同，如上表1所示，三種合金在基礎(chǔ)元素上的成分一致，不同的是碳、鋁和鈦的元素含量范圍。800（UNS NO8800）不銹鋼的碳含量最高限制在0.10%，沒有限制下限；800H（UNS NO8810）的碳含量范圍為0.05—0.10%，其上限仍控制在800不銹鋼碳含量范圍之內(nèi)；800HT（UNS NO8811）的元素含量區(qū)間限制更多，然而也在800H不銹鋼元素含量范圍內(nèi)，碳含量控制在更為狹窄的區(qū)間0.06—0.10%，同時(shí)，800HT不銹鋼的Al+Ti含量限制在0.85—1.20%之間�？梢钥闯�，800HT的元素含量總是限制在800H的化學(xué)成份區(qū)間內(nèi)，同時(shí)可以看出，800H的元素含量卻不一定在800HT的元素成份區(qū)間內(nèi)。
除了控碳量，800H和800HT都受到了高溫退火處理，并獲得平均粒徑在ASME5或者更粗的晶粒度。通過元素含量控制以及退火處理，這兩種合金擁有了更高的持久能力和斷裂強(qiáng)度。
在實(shí)際情況中，800系列不銹鋼的元素含量和晶粒度可能與表1所給出的數(shù)據(jù)不一定一致。舉個(gè)例子來說，有些客戶要求對(duì)于平均工作溫度在1000—1400℉（540—760℃）的800H鋼，其Al+Ti含量須限制在0.4—0.7%之內(nèi)，這些特殊要求對(duì)于特定訂單來說是被允許的。
800H和800HT不銹鋼的力學(xué)性能再加上它們耐高溫腐蝕性能，使得它們特別適用于很多領(lǐng)域，涉及的領(lǐng)域包括長(zhǎng)期與高溫接觸的環(huán)境以及腐蝕性環(huán)境。在烴加工行業(yè)，這些合金被應(yīng)用做蒸汽/烴變質(zhì)的催化劑油管、對(duì)流管、尾纖、組合管排放孔以及淬火系統(tǒng)管道。在乙烯生產(chǎn)領(lǐng)域用作傳送管和分餾管，以及尾纖；在氧醇生產(chǎn)上用作氫加熱器管道；在加氫脫烷基化生產(chǎn)中用作加熱管；在氯乙烯生產(chǎn)中做分餾管、回轉(zhuǎn)彎頭以及進(jìn)出口法蘭。
工業(yè)加熱領(lǐng)域是800H和800HT不銹鋼的另一大廣泛應(yīng)用領(lǐng)域。在各種類型的熱處理爐制造中，這些合金被用作輻射管、馬弗爐、曲頸瓶以及各類爐體裝置。
800H和800HT不銹鋼同樣用作發(fā)電設(shè)備的材料，用作制造氣冷式核反應(yīng)堆的蒸汽過熱管和高溫?zé)峤粨Q器。
物理常數(shù)和熱性能
由于800H和800HT不銹鋼的成分范圍在800不銹鋼成分范圍之內(nèi)，因此它們的物理性能和熱性能沒有表現(xiàn)出明顯差異。表2，表3表4給出了三種不銹鋼各項(xiàng)屬性值。
表2 物理屬性
表3 彈性模量
注：a：由動(dòng)態(tài)法得到 ；b：由彈性模量計(jì)算得出
表4 電性能和熱性能
注：a：從70℉（21℃）到給出的溫度之間
力學(xué)性能
800，800H和800HT不銹鋼之間主要的差異在于力學(xué)性能的不同，其差異的根源在于化學(xué)元素的限制范圍以及800H、800HT進(jìn)行了高溫退火處理。一般來說，800合金在常溫下和短暫暴露在急劇升溫的環(huán)境中時(shí)，具有更優(yōu)良的力學(xué)性能；而800H和800HT則在長(zhǎng)期高溫環(huán)境中的持久能力和斷裂強(qiáng)度具有明顯優(yōu)勢(shì)。
拉伸性能
典型800H和800HT不銹鋼在2000℉（1095℃）的拉伸性能如圖1所示。此數(shù)據(jù)針對(duì)退火擠壓管5英寸（127mm）內(nèi)徑和0.5英寸（12.7mm）管壁。
800H和800HT不銹鋼在室溫和高溫下的拉伸性能以及硬度如表5所示，該測(cè)試是在厚度為0.813英寸（20.7mm）厚的退火板上進(jìn)行的。
圖1 800H和800HT不銹鋼的高溫強(qiáng)度拉伸性能
表5 800H和800HT不銹鋼在高溫下的拉伸性能和硬度
表6 在高溫下暴露后的冷軋（20%）800H/800HT不銹鋼的室溫性能
注：a：夏比V型缺口測(cè)試
疲勞強(qiáng)度
800，800H以及800HT合金在室溫和1400℉（760℃）下的低周疲勞（題外注：又稱條件疲勞極限，或“低循環(huán)疲勞”，其定義是金屬材料在超過其屈服強(qiáng)度的低頻率循環(huán)應(yīng)力或超過其屈服應(yīng)變作用下，經(jīng)102~105次循環(huán)而產(chǎn)生的疲勞。）強(qiáng)度如圖2所示，在1000℉（538℃）和1200℉（649℃）的低周疲勞數(shù)據(jù)比較如圖3和圖4所示。
圖2 800，800H以及800HT的低周疲勞；彎曲應(yīng)變用于800不銹鋼，軸向應(yīng)變用于800H以及800HT不銹鋼
圖3 800，800H以及800HT在1000℉（540℃）的低周疲勞強(qiáng)度
圖4 800，800H以及800HT在1200℉（650℃）的低周疲勞強(qiáng)度
持久能力和斷裂性能
高蠕變強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度是800H和800HT不銹鋼的兩大顯著優(yōu)勢(shì)，控制它們的化學(xué)成分和進(jìn)行退火處理是為了得到更佳的持久能力。圖5顯示了800H和800HT合金在不同溫度下的蠕變強(qiáng)度，兩種合金的斷裂強(qiáng)度的數(shù)據(jù)繪制圖見圖6。
運(yùn)用拉爾森米勒參數(shù)測(cè)繪法，將800HT（UNS NO8811）不銹鋼的優(yōu)異持久強(qiáng)度繪制成圖形，見圖7所示。
圖5 800H和800HT不銹鋼的標(biāo)準(zhǔn)蠕變強(qiáng)度
圖6 800H和800HT不銹鋼的標(biāo)準(zhǔn)斷裂強(qiáng)度
表7 800H/ 800HT不銹鋼合金的典型斷裂強(qiáng)度值
圖7 800HT（UNS NO8811）不銹鋼合金的持久強(qiáng)度
ASME的《鍋爐和壓力容器規(guī)范》
800H（UNS NO8810）不銹鋼是經(jīng)美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ASME）旗下的《鍋爐和壓力容器規(guī)范》核準(zhǔn)，這一關(guān)于電力鍋爐建筑的條例建立被定義在《規(guī)范案例》的第Ⅰ節(jié)，有關(guān)壓力容器的則被定義在第Ⅷ節(jié)的第1和第2部分。
《規(guī)范案例》第Ⅰ節(jié)和第Ⅷ節(jié)第1部分的800H不銹鋼建筑設(shè)計(jì)應(yīng)力值被羅列在D章（屬性）的第Ⅱ節(jié)（材料）的表1B中。第Ⅰ節(jié)出自《規(guī)范案例》第1325期，在此節(jié)中允許工程應(yīng)用溫度達(dá)到1500℉（816℃）；第Ⅷ節(jié)第1部分出自《規(guī)范案例》1983期，并且在此節(jié)允許工程應(yīng)用溫度達(dá)到1800℉（982℃）。
第Ⅷ節(jié)第2部分的800H不銹鋼建筑設(shè)計(jì)應(yīng)力值被羅列在D章（屬性）的第Ⅱ節(jié)（材料）的表2B中。在第Ⅷ節(jié)第2部分，允許工程應(yīng)用溫度達(dá)到800℉（427℃）。
800H不銹鋼在核工程建筑上的應(yīng)用，是基于ASME規(guī)范的第Ⅷ節(jié)，以及《規(guī)范案例》的N¬—201，N¬—253、N¬—254。第Ⅷ節(jié)有關(guān)1類建筑的設(shè)計(jì)應(yīng)力值同樣在D章（屬性）的第Ⅱ節(jié)（材料）的表2B中；第Ⅷ節(jié)有關(guān)2類建筑的設(shè)計(jì)應(yīng)力值也在D章（屬性）的第Ⅱ節(jié)（材料）的表1B中。由于核工程建筑在材料方面的廣泛質(zhì)量保證和測(cè)試需要，設(shè)計(jì)師和制造者在開始這樣的建設(shè)之前都會(huì)被警告需要充分了解第Ⅷ節(jié)的要求。
第Ⅰ節(jié)和第Ⅷ節(jié)第1部分的800HT不銹鋼建筑設(shè)計(jì)應(yīng)力值被羅列在D章（屬性）的第Ⅱ節(jié)（材料）的表1B中，其在1100—1650℉下的容許壓力比同等條件下的800H不銹鋼高。任何800HT（UNS NO8811）不銹鋼作為供應(yīng)材料，都需要滿足ASME定義的關(guān)于800H（UNS NO8810）合金的要求。因此，以上段落闡述的信息同樣適用于800HT。800HT在工作溫度達(dá)到1800℉（982℃）時(shí)的最大容許壓力值被合并定義在《規(guī)范案例》1983期D章（屬性）的第Ⅱ節(jié)（材料）的表1B中。
微觀結(jié)構(gòu)與冶金
800H和800HT是奧氏體固溶態(tài)合金，一般在其微觀結(jié)構(gòu)中會(huì)出現(xiàn)鈦氮化物、鈦碳化物以及碳鉻化物。氮化物在熔點(diǎn)以下的所有溫度都很穩(wěn)定，因此不受熱處理影響。碳鉻化物則在1000—2000℉（540—1095℃）溫度下沉淀在合金之中。因此，800H和800HT不銹鋼與其它奧氏體不銹鋼相似，當(dāng)它們暴露在1000—1400℉（540—760℃）溫度下的某些惡劣環(huán)境中時(shí)，易產(chǎn)生晶間腐蝕（敏感）。
800H和800HT不銹鋼作為產(chǎn)品被生產(chǎn)出來，是為了優(yōu)化它們的高溫性能。800H和800HT不銹鋼中含碳量決定著其高溫強(qiáng)度以及抗蠕變抗斷裂性能；退火是800H/800HT不銹鋼生產(chǎn)的最后一道步驟，這使得碳成為影響該鋼高溫性能的最重要元素，同時(shí)退火處理也導(dǎo)致了大晶粒的形成，進(jìn)而提高了鋼種強(qiáng)度以及高溫下的抗蠕變和斷裂性能。
耐腐蝕能力
800，800H和800HT合金有著相同的鎳、鉻和鐵含量，并且通常顯示出相似的耐腐蝕性能。由于800H和800HT合金的高溫強(qiáng)度，它們被廣泛應(yīng)用，暴露在腐蝕性環(huán)境中，通常會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)和滲碳。在www.specialmetals.com網(wǎng)站上，SMC出版的的《耐水介質(zhì)腐蝕》討論了這兩種不銹鋼在常溫水介質(zhì)環(huán)境下的耐腐蝕能力。
氧化
由于800H和800HT合金特別高的鉻和鎳含量，它們擁有特別優(yōu)異的抗氧化能力。鉻促使它們表面生成一層氧化膜，同時(shí)鎳加強(qiáng)了這種防護(hù)，尤其是周期性暴露在高溫環(huán)境中的鋼。在1800℉（980℃）和2000℉（1095℃）溫度下，對(duì)兩種不銹鋼進(jìn)行嚴(yán)峻循環(huán)氧化測(cè)試。其抗氧化比見圖8和圖9所示。該測(cè)試在空氣中進(jìn)行，并交替在高溫環(huán)境下暴露15分鐘和在常溫下靜止冷卻5分鐘。試樣在循環(huán)氧化環(huán)境中暴露1000小時(shí)，期間定期將重量改變（氧化變質(zhì)）的部分去除。
在大氣環(huán)境中，氧化鉻薄膜阻止了鎳鉻不銹鋼合金的氧化，但當(dāng)減少鋼中鎳含量，可能會(huì)容易在合金內(nèi)部產(chǎn)生氧化。這種情形會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的脆化，以鉻的氧化為表征，剩下的金屬將會(huì)有強(qiáng)磁性。鎳鉻合金的添加，可以降低內(nèi)部氧化，進(jìn)而降低磁化系數(shù)。800H和800HT合金含鐵基體46%，能夠很好地阻止內(nèi)部氧化。
圖8 1800℉（980℃）溫度、交替在高溫環(huán)境下暴露15分鐘和在常溫下靜止冷卻5分鐘的循環(huán)氧化測(cè)試結(jié)果
圖9 2000℉（1095℃）溫度、交替在高溫環(huán)境下暴露15分鐘和在常溫下靜止冷卻5分鐘的循環(huán)氧化測(cè)試結(jié)果
表8 在冶煉爐環(huán)境中的腐蝕率
滲碳
高鎳含量使800H和800HT合金具有很好的防滲碳性能。表9說明了1700℉（925℃）和1800℉（980℃）溫度下，兩種不銹鋼在滲碳環(huán)境下的抵御能力。
表10表明了800H和800HT不銹鋼鋼相對(duì)于低鎳含量合金，其在2000℉（1095℃）、氣體滲碳25小時(shí)測(cè)試中所體現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)。此測(cè)試環(huán)境的氣體成分由含2%甲烷的氫氣組成。
表11為2000℉（1095℃）溫度條件下，800H和800HT不銹鋼與其它幾種具有高抗?jié)B碳力的鋼種滲碳100小時(shí)測(cè)試對(duì)比結(jié)果。該滲碳測(cè)試的氣體氛圍為氫氣（含2%甲烷和5%氬氣）。
表9 在氫氣（2%甲烷）氛圍中滲碳100小時(shí)測(cè)試結(jié)果
表10 2000℉（1095℃）溫度條件下，在氫氣（2%甲烷）氛圍中滲碳25小時(shí)測(cè)試結(jié)果
表11 2000℉（1095℃）條件下，在氫氣（含2%甲烷和5%氬）氛圍中滲碳100小時(shí)測(cè)試結(jié)果
硫化作用
由于800H和800HT的高鉻含量，使得它們?cè)诟邷睾驓怏w中具有很好的抗硫化腐蝕能力。表12給出了分別在1110℉（600℃）和1290℉（700℃）溫度條件下，氫氣（含硫化氫1.5%）氣氛中的硫化作用測(cè)試結(jié)果。表中減少的重量為在實(shí)驗(yàn)條件下暴露100小時(shí)后從試樣上去除下來的銹化鐵皮。
表12 氫氣（含1.5%硫化氫）氛圍中硫化100小時(shí)測(cè)試結(jié)果
注：a：從試樣上去除的銹化鐵皮
滲氮
通過研究，發(fā)現(xiàn)在各種滲氮環(huán)境中，不銹鋼防滲氮能力是隨著合金中鎳含量的增加而增加的。盡管在滲氮應(yīng)用上的首選材料是600不銹鋼（70%鎳），但800H和800HT（32%鎳）在很多滲氮環(huán)境中也有著優(yōu)異的的防滲氮能力。表13將 800H和800HT與其它幾種材料在一個(gè)氨轉(zhuǎn)換器中的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了比較。試樣在1000℉（540℃）溫度、11ksi（75.8MPa）壓強(qiáng)、氣體成分為65%氫和35%氮的環(huán)境下暴露了3年。
表13 在氨轉(zhuǎn)換器中的滲氮測(cè)試結(jié)果
操作說明
有關(guān)800耐熱鎳鉻鐵合金的加熱、酸洗、加工程序的說明同樣適用于800H和800HT不銹鋼。
加熱和酸洗
所有的材料必須在加熱時(shí)保持干凈。石油、油漆、油脂、工業(yè)臟污以及其它外來物質(zhì)必須在加熱操作前被去除。
加熱必須要在低硫氣氛中進(jìn)行，開放式加熱必須使用低硫燃料，且爐膛必須要維持還原氣氛以避免過度氧化。
由于鉻在空氣、二氧化碳和水蒸氣中會(huì)被迅速氧化成一種難熔的氧化物，800系列不銹鋼不能在普通的工業(yè)退火爐敞開退火。在嚴(yán)格的控制條件下，在干燥、純氫（-73℉（-58℃）或者更低的凝點(diǎn)，水體積分?jǐn)?shù)少于0.004%，且空氣體積分?jǐn)?shù)少于0.007%）的氣氛中，800系列合金才能進(jìn)行退火處理。
800H和800HT不銹鋼一般在具有還原氣氛的爐箱或馬弗爐內(nèi)退火。不含空氣的低硫天然氣的燃燒形成一個(gè)讓人滿意的還原氣氛，它能使材料表面生成一種輕薄、附著、黑綠色的氧化膜。而氧化性氣氛的退火處理則只能生成一層厚重的黑色鱗垢，且很難去除，通常需要相當(dāng)大的磨削才能除掉。
如果需要800H和800HT合金擁有一個(gè)光亮的表面，一般需要在加熱后進(jìn)行酸洗處理。由于合金本身固有的抗化學(xué)腐蝕性，專業(yè)的酸洗過程是有必要的。更多的二次加工信息在特殊合金法人集團(tuán)公司出版的、網(wǎng)站www.specialmetals.com掛出的《二次加工》中得到核準(zhǔn)。
熱加工性能
在進(jìn)行熱鍛時(shí)，合適的溫度控制是最重要的因素。熱加工前建議將所有相關(guān)工具預(yù)熱并達(dá)到500℉（260℃），可以避免工作時(shí)的金屬激冷。重型鍛造時(shí)不宜操作過快以防鍛件過熱。在熱彎操作時(shí)，工件從爐子中移出后，為了在熱彎操作完成前最大化地減少工件表面冷卻，加工速度應(yīng)越快快好。
800H和800HT熱成型溫度控制范圍為1600—2200℉（870—1200℃），重型鍛造則應(yīng)降至1850℉（1010℃），輕型加工則應(yīng)降至1600℉（870℃），未進(jìn)行加工操作時(shí)則需將溫度控制在1200—1600℉（650—870℃）。
對(duì)于熱裂解來說，熱成型的冷卻速率并不是關(guān)鍵因素。然而，當(dāng)敏化作用成為關(guān)注點(diǎn)的時(shí)候，冷卻速率會(huì)在1000—1400℉（540—760℃）溫度范圍內(nèi)影響碳化物的析出，此溫度范圍內(nèi)應(yīng)快速冷卻。
由于工件厚重的部位散熱困難，在冷卻過程中，不容易快速降到熱加工溫度范圍之下，容易在這些部位發(fā)生敏化，并在某些部位產(chǎn)生晶間腐蝕，因此宜在熱加工完成后進(jìn)行空冷或者進(jìn)行更快的冷卻，以避免敏化的發(fā)生。
冷加工性能
800系列不銹鋼與很多不銹鋼類似，都屬于奧氏體不銹鋼，擁有一個(gè)面心立方晶體結(jié)構(gòu)。與鐵素體相比，奧氏體合金鋼的變形通常需要更大的力量。但是由于奧氏體不銹鋼具有很多的晶體位面，因此800系列不銹鋼的實(shí)際延展性很好。在退火狀態(tài)下，奧氏體的抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度比值很高（通常大于2），因此，大量的冷加工操作在退火之前進(jìn)行是有必要的。與普通等級(jí)的奧氏體不銹鋼相比，800系列合金的加工硬化率是稍微要低一點(diǎn)的。圖10給出了800H和800HT合金在冷軋時(shí)的拉伸性能。
圖10 800H和800HT（UNS NO8810和UNS NO8811）合金在冷軋時(shí)的拉伸性能
退火—基本操作
800H和800HT合金的具體退火工序取決于冷加工的道次、預(yù)期的晶粒尺寸以及材料的截面。在1000℉（540℃）以下，經(jīng)過大量冷加工的工件的力學(xué)屬性僅受到極其輕微的影響。在1000℉（540℃），工件內(nèi)部應(yīng)力開始減小，當(dāng)溫度達(dá)到1600℉（870℃），并在此溫度保持一段時(shí)間后，工件從內(nèi)到外的每一處的應(yīng)力消除基本完成。舉個(gè)例子來說，對(duì)于板材來說，在1600℉（870℃）溫度下，通常的應(yīng)力消除都是每小時(shí)消除一英寸（25mm）厚度或者每1.5小時(shí)消除一英寸，無論哪種都行。應(yīng)力消除退火一般比再結(jié)晶退火需要更多的時(shí)間。
表11顯示了在降低再結(jié)晶溫度時(shí)，冷加工對(duì)800H和800HT帶鋼的影響，圖中溫度（保持）時(shí)間為30分鐘，下面的一條曲線表示再結(jié)晶開始溫度，上面的一條曲線表示再結(jié)晶結(jié)束溫度。中間的溫度一般則會(huì)使工件生成較好的再結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其中點(diǎn)綴著一些細(xì)長(zhǎng)的、由冷加工操作形成的晶粒結(jié)構(gòu)。溫度超過上面的那條曲線，則會(huì)引起晶粒長(zhǎng)大。
800H和800HT合金的設(shè)計(jì)是用來服務(wù)于高溫環(huán)境領(lǐng)域的，通過將它們加熱升高到一定溫度（一般在2100—2200℉（1150—1200℃）），能夠促使晶粒長(zhǎng)大，進(jìn)而得到最佳的抗時(shí)間變形（蠕變）能力。根據(jù)工件本身的晶粒尺寸以及加工爐的性質(zhì)，為了得到ASTM NO.5或者更粗的晶粒度，工件的保溫時(shí)間需要靈活調(diào)整。為了限制晶粒的過分長(zhǎng)大，加工溫度和保溫時(shí)間同樣需要靈活調(diào)整，這是由于晶粒的過分長(zhǎng)大會(huì)增加額外的抗蠕變強(qiáng)度。晶粒過度長(zhǎng)大的一個(gè)缺陷就是會(huì)使暴露在持續(xù)加熱加工中的工件降低韌性。
超過20%、即將要進(jìn)行冷軋的材料應(yīng)當(dāng)有序排列在“細(xì)晶”環(huán)境中。將要進(jìn)行加熱或熱加工的材料在預(yù)備加熱前應(yīng)當(dāng)處于“準(zhǔn)預(yù)備加熱完成”或“準(zhǔn)退火”環(huán)境。為了在退火后得到最佳的抗蠕變強(qiáng)度，工件應(yīng)該像上述所說的那樣進(jìn)行退火，這樣才能得到平均最小晶粒尺寸為ASTM NO.5的晶粒。細(xì)晶材料的一大優(yōu)勢(shì)是表面粗糙度（一般叫做“橘皮”）減少；另一個(gè)優(yōu)勢(shì)則是相對(duì)于粗晶材料來說，細(xì)晶材料工件能降低熱裂解傾向。深度加工的組件不允許形狀反彈，尤其是加熱時(shí)的開裂敏感。這些緊密裂縫的驅(qū)動(dòng)力會(huì)對(duì)工件造成很高的拉伸應(yīng)力，當(dāng)加熱到退火溫度，細(xì)晶材料能更迅速的松弛拉伸應(yīng)力，從而降低開裂趨勢(shì)。
有時(shí)，由于元件尺寸或者經(jīng)濟(jì)方面原因，在加工后進(jìn)行熱處理不太現(xiàn)實(shí)。下面就針對(duì)應(yīng)用在升溫領(lǐng)域的粗晶材料提出一些指導(dǎo)方針。一個(gè)是限制冷加工時(shí)的應(yīng)變要小于20%，且要限制冷加工區(qū)域溫度以及加工時(shí)間，以免引起再結(jié)晶。圖12顯示了冷變形（10%和20%）與退火時(shí)間/冷加工持續(xù)時(shí)間之間的關(guān)系。
總之，工件的后續(xù)熱處理熱處理依賴于從制造（成型和/或焊接）以及工作條件而產(chǎn)生的應(yīng)變，從這點(diǎn)以及圖10,11,12和13所包含的數(shù)據(jù)來看，我們可以決定在后續(xù)熱處理時(shí)，是否使用1600℉（870℃）的壓力來緩解，或者2100℉（1150℃）最低解決方案退火溫度。
圖11 冷加工對(duì)800H和800HT（UNS NO8810和UNS NO8811）不銹鋼再結(jié)晶的影響
圖12 800H和800HT（UNS NO8810和UNS NO8811）不銹鋼再結(jié)晶開始溫度與時(shí)間關(guān)系
圖13 退火溫度對(duì) 800（UNS NO8800），800H和800HT不銹鋼性能的影響
加工
這些合金很容易被標(biāo)準(zhǔn)方法加工�？梢酝ㄟ^金屬切余率高、良好的工具耐久性以及擁有良好表面光潔度的涂層硬質(zhì)合金工具來執(zhí)行車削加工。對(duì)于斷續(xù)切削，使用高速鋼工具，也得到了很好的結(jié)果。涂層硬質(zhì)合金工具在切削速度為110—190sfpm（33.5—57.9m/min）、進(jìn)刀速度為0.008—0.035ipr（0.20—0.89mm/rev）時(shí)顯示出良好的耐用性；高速鋼工具在切削速度為35—95sfpm（10.7—29.0m/min）、進(jìn)刀速度為0.008—0.035ipr（0.20—0.89mm/rev）時(shí)顯示出良好的耐用性。
想要了解更多的信息，請(qǐng)查閱特殊合金網(wǎng)站“www.specialmetals.com”特殊合金法人集團(tuán)公司出版的《加工》。
焊接
與800不銹鋼一樣，800H和800HT不銹鋼具有同樣優(yōu)良的焊接性能，它們通常應(yīng)用在要求有高的高溫持久強(qiáng)度的領(lǐng)域；它們應(yīng)當(dāng)與焊接產(chǎn)品結(jié)合起來研究，以得到在不同工作溫度時(shí)相匹配的強(qiáng)度特性。
當(dāng)溫度達(dá)到1450℉（790℃），使用一種INCO—WELD焊條用于保護(hù)式電弧焊，使用鎳鉻焊材82用于氣體保護(hù)焊。表14列出了各種焊接金屬在不同溫度中的斷裂優(yōu)勢(shì)。鎳鉻焊材82也與埋弧焊焊劑INCOFLUX4一起用于800H和800HT不銹鋼的埋弧焊。
表14 用作800H和800HT不銹鋼的焊接材料（純焊縫金屬標(biāo)本）的斷裂優(yōu)勢(shì)
當(dāng)溫度超過1450℉（790℃），最佳焊接產(chǎn)品的選擇取決于工作溫度以及焊縫所要求的性能。對(duì)于實(shí)踐應(yīng)用來說，要求焊接產(chǎn)品有最高的強(qiáng)度和耐腐蝕性。117鎳鉻電焊條和617鎳鉻焊絲是較好的選擇。圖14比較了117鎳鉻電焊條和800H/800HT的應(yīng)力—斷裂優(yōu)勢(shì)。為便于焊機(jī)定性描述，800H和800HT鎳鉻合金在ASME第IX節(jié)分類“P”的“P45”中列出；上文所推薦過的焊接耗材在ASME第IX節(jié)分類“F”的“F43”中有相關(guān)敘述。
圖14 800H和800HT合金與117鉻鎳鐵合金電焊條的應(yīng)力—斷裂耐久性
產(chǎn)品通用規(guī)范
800H和800HT耐熱鎳鉻合金又可以被表示為UNS NO8810和UNS NO8811，同時(shí)又可用德標(biāo)表示為材料編號(hào)1.4876、1.4958以及1.4959。
800H和800HT耐熱鎳鉻合金可用于所有軋機(jī)形態(tài)，包括棒、條、板、薄板、帶材以及管材。詳細(xì)的信息附在文后。
棒, 條, 線材, 鍛件,和鍛坯- ASTM B 408 & ASME SB 408 (Rod & Bar), ASTM B 564 &ASME SB 564 (Forgings), ASME Code Case 1325 (All Product Forms), ASME Code Case 1949 (Forgings), ISO
9723 (Rod & Bar), ISO 9724 (Wire), ISO 9725 (Forgings), BS 3076NA15 (Rod & Bar), BS 075NA15 (Wire), SEW 470 (All Products), VdTüV 412 & 434 (All Products), DIN 17460 (Rod, Bar, & orgings), EN 10095 (Rod &Bar)
板, 薄板和帶材 - ASTM A 240/A 480 & ASME SA 240/SA 480 (Plate, Sheet, and Strip), ASTM B 409/B 906 & ASME SB 409/SB 906 (Plate, Sheet, and Strip), ASME Code Case 1325 (All Product Forms), ASME Code Case 2339 (INCOLOY alloy 800H Plate), BS 3072NA15 (Plate & Sheet), BS 3073NA15 (Strip), SEW 470 (All Products), VdTüV 412 & 434 (All Products), DIN 17460 (Plate, Sheet, & Strip), EN 10028-7 & EN 10095 (Plate, Sheet, & Strip)
大管和小管- ASTM B 163 & ASME SB 163(Seamless Condenser & Heat Exchanger Tubes), ASTM B407/B 829 & ASME SB 407/SB 829 (Seamless Pipe &Tubes), ASTM B 514/B 775 & ASME SB 514/SB 775(Welded Pipe), ASTM B 515/B 751 & ASME SB 515/SB751(Welded Tubes), ASME Code Case 1325 (All Product Forms) and 1983 (Seamless Pipe & Tubes), BS 3074NA15 (Seamless Pipe & Tubes), SEW 470 (All Products), VdTüV 412 & 434 (All Products), ISO 6207 (Seamless
Tubes), DIN 17459 (Seamless Pipe & Tubing)
其余產(chǎn)品形態(tài)- ASTM B 366 & ASME SB 366 (Fittings), ASME Code Cases N-201 & N-254 (All
Products for Nuclear Construction), ISO 4955A (General)