镍基材料

镍基材料是多组分合金，具有富镍基体。最重要的合金元素是铬和钼，通常辅以少量铁、钨或铌。这种组合使材料对腐蚀性工艺介质具有非常高的耐腐蚀性。合金 59 就是这样一种材料。它是一种低碳镍铬钼材料。其典型质量比例为 59% 至 63% 的镍、22% 至 24% 的铬和 15% 至 16.5% 的钼，而铁和碳的含量非常低。HC22 材料也属于镍-铬-钼合金组。它所含的钼略少，但额外添加了钨，而镍含量超过 55%，铁含量则较低。

镍基材料在含氯化物的介质中具有非常高的耐受性，并能够广泛抵抗氧化性和还原性酸。低碳含量减少了晶界处的碳化物形成，从而降低了热应力后晶间腐蚀的倾向。类似的镍基合金有 625 合金、686 合金和 C-276 合金，其中 625 合金还含有铌。这使得沉淀硬化成为可能，并提高了高温下的时效强度和蠕变强度。合金 C-276 具有非常高的钼含量，通常还含有钨。这进一步提高了在强还原性和污染介质中的耐受性。

镍基合金具有很高的机械特性。在固溶退火状态下，其屈服强度通常在 300 至 500 N/mm² 之间。即使在高温下，它们仍能保持大部分强度，这使其与奥氏体不锈钢截然不同。

这些材料在焊接技术方面要求很高。母材和填充材料的化学成分必须仔细协调。填充材料通常会略微过量合金化，以补偿合金损失并确保焊缝的耐腐蚀性。关键的是低热输入、有限的层间温度和可控的多层焊接。

铁素体不锈钢是一个独立的材料组。其基体为铁素体，镍含量较低或完全不含镍，而铬含量通常在 12% 至 30% 之间。与奥氏体钢相比，它们具有较低的热膨胀系数和较高的导热性。这使它们在温度变化时更具尺寸稳定性。但在抗腐蚀方面，铁素体不锈钢的性能有限。在含氯介质中，孔蚀和缝隙腐蚀会较早出现，而应力腐蚀则较少见。现代铁素体不锈钢的碳和氮含量非常低。它们通常通过钛或铌进行稳定处理，以控制碳化物和氮化物的析出。

1.4509 或 1.4521 等铁素体材料被认为是适用于中等腐蚀环境和高温环境的经济型替代品。在焊接技术方面，铁素体不锈钢非常敏感，因为热影响区可能会发生晶粒长大和脆化。因此，需要控制热输入、采用适当的焊接顺序，并在必要时进行热处理。对于高度腐蚀性的化学介质，由于其卓越的化学稳定性和机械安全性，首选使用镍基材料。

热膨胀系数 α 与温度有关，对于“奥氏体”和“铁素体”而言，还强烈依赖于具体的质量。以下数值是 20 至 100 °C 温度范围内常见的比较值，单位为 10⁻⁶/开尔文。

• 奥氏体不锈钢（例如 316L / 1.4404）：约 16.0
• 铁素体不锈钢（例如 1.4509 / 441）：约 10.0 至 11.0
• 合金 59（UNS N06059 / 2.4605）：约 11.9