Nickel (Ni): 54,0 – 60,0 %(Basiselement). Es bildet die Matrix der Legierung, bietet grundlegende Beständigkeit gegen allgemeine Korrosion und gewährleistet strukturelle Stabilität über einen weiten Temperaturbereich. Nickel verbessert außerdem die Fähigkeit der Legierung, andere nützliche Elemente wie Molybdän und Chrom zurückzuhalten.
Chrom (Cr): 14,0 – 18,0 %(Primäres korrosionsbeständiges Element). Es bildet einen dichten, haftenden Chromoxidfilm (Cr₂O₃) auf der Legierungsoberfläche, der als Barriere gegen Oxidation und Angriffe durch oxidierende Säuren (z. B. Salpetersäure) wirkt. Dieser Film heilt sich selbst-bei Beschädigung, wodurch die Korrosionsbeständigkeit zusätzlich erhalten bleibt.
Molybdän (Mo): 14,0 – 17,0 %(Entscheidend für die Beständigkeit gegen Lochfraß/Spaltkorrosion). Es erhöht die Toleranz der Legierung gegenüber Chloridionen-häufig in Meerwasser, Salzlaken und chemischen Prozessströmen-, indem es die Bildung lokaler Korrosionsgruben und -spalten unterdrückt. Molybdän erhöht auch die Festigkeit bei gemäßigten Temperaturen.
Wolfram (W): Weniger als oder gleich 3,0 %(Verstärkungs- und Korrosionshilfe). Zusammen mit Molybdän erhöht es die Beständigkeit der Legierung gegenüber aggressiven Medien und verbessert die mechanische Festigkeit, ohne die Duktilität wesentlich zu beeinträchtigen.
Eisen (Fe): Weniger als oder gleich 3,0 %(Kontrollierte Verunreinigung/Verarbeitungshilfsmittel). Eisen wird in kleinen Mengen hinzugefügt, um die Bearbeitbarkeit der Legierung während der Herstellung (z. B. Warmwalzen, Kaltziehen) zu verbessern und die Gesamtmaterialkosten zu senken, ohne die Korrosionsleistung zu beeinträchtigen.
Kohlenstoff (C): Weniger als oder gleich 0,01 %(Streng limitiert). Der niedrige Kohlenstoffgehalt verhindert die Ausfällung von Chromkarbiden (z. B. Cr₂₃C₆) entlang der Korngrenzen beim Schweißen oder bei der Wärmebehandlung. Durch die Karbidausfällung wird Chrom in der Nähe der Korngrenzen abgereichert, wodurch „Chrom--verarmte Zonen“ entstehen, die anfällig für interkristalline Korrosion sind-eine Hauptfehlerursache in rauen chemischen Umgebungen.
Spurenelemente (Si, Mn, P, S): jeweils kleiner oder gleich 0,08 %(Minimierte Verunreinigungen). Silizium und Mangan werden kontrolliert, um die Bildung spröder intermetallischer Phasen zu vermeiden; Phosphor und Schwefel werden auf extrem niedrigen Werten gehalten, um Heißrisse beim Schweißen zu verhindern und die Duktilität der Legierung aufrechtzuerhalten.
3.Wie hoch ist die Härte von Hastelloy C4?
Geglühter Zustand (häufigste Lieferform):
Glühen ist ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem die Legierung auf etwa 1150–1200 Grad erhitzt, eine bestimmte Zeit lang gehalten wird, um eine gleichmäßige Mikrostruktur zu erreichen, und dann in Wasser schnell abgekühlt (abgeschreckt) wird. Durch diesen Prozess wird die Legierung weicher, ihre Duktilität verbessert und ihre Korrosionsbeständigkeit optimiert-was sie zum Standardzustand für die meisten Anwendungen macht (z. B. Rohrherstellung, Geräteschweißen).
Brinellhärte (HB): Liegt typischerweise zwischen 180 und 220 HB. Bei der Brinell-Methode wird eine große, harte Stahlkugel (10 mm Durchmesser) unter hoher Last (3000 kgf) verwendet, was sie ideal für die Messung der Gesamthärte großer, dicker Hastelloy C4-Komponenten (z. B. dickwandige Rohre, Schmiedeteile) macht.
Rockwell-Härte (HRB): Liegt im Allgemeinen zwischen 80 und 90 HRB. Die Rockwell-B-Skala verwendet eine kleinere Stahlkugel (1/16 Zoll Durchmesser) und eine geringere Last (100 kgf), geeignet für dünnere Komponenten (z. B. Blech, dünnwandige Rohre), bei denen die Brinell-Einkerbung möglicherweise zu groß ist.
Vickershärte (HV): Liegt typischerweise zwischen 190 und 230 HV. Die Vickers-Methode verwendet einen Diamantpyramiden-Eindringkörper und variable Belastungen und bietet so eine hohe Präzision für kleine oder komplexe Teile (z. B. Schweißverbindungen, präzisionsbearbeitete Komponenten). Es wird häufig zur Qualitätskontrolle in der Fertigung eingesetzt.
Arbeits-gehärteter Zustand (seltener)
Kaltverfestigung tritt auf, wenn die Legierung einer mechanischen Kaltverformung (z. B. Kaltwalzen, Kaltziehen) ohne anschließendes Glühen unterzogen wird. Dieser Prozess erhöht die Härte und Festigkeit durch die Einführung von Versetzungen in der Kristallstruktur der Legierung, verringert jedoch die Duktilität und kann die Korrosionsbeständigkeit (aufgrund von Restspannungen) leicht beeinträchtigen.
Brinellhärte (HB): Kann je nach Grad der Kaltumformung auf 250–300 HB ansteigen.
Rockwell-Härte (HRB): Kann auf 95–100 HRB oder höher ansteigen.
Post-Schweißzustand:
Nach dem Schweißen kann die Wärmeeinflusszone (HAZ) von Hastelloy C4 aufgrund lokaler mikrostruktureller Veränderungen (z. B. teilweise Kornverfeinerung) eine etwas höhere Härte aufweisen als das geglühte Grundmetall. Aufgrund des niedrigen Kohlenstoffgehalts der Legierung, der eine übermäßige Karbidausfällung verhindert, ist dieser Härteanstieg jedoch minimal (normalerweise weniger als oder gleich 20 HB über dem Grundmetall). Ein Glühen nach dem Schweißen ist für Hastelloy C4 (im Gegensatz zu einigen anderen Nickellegierungen) selten erforderlich, kann jedoch für Anwendungen durchgeführt werden, die eine strenge Gleichmäßigkeit der Härte erfordern.
