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Inconel718 鎳基變形高溫合金
發布時間: 2020-04-23 16:59
Inconel718 鎳基變形高溫合金
Inconel718 鎳基變形高溫合金
美國牌號：Inconel718/UNS NO7718
法國牌號：Nc19FeNb
德國牌號：W.Nr.2.4668/NiCr19Fe19Nb5
ISO牌號：NiCr19Nb5Mo3
一、Inconel718 概述
Inconel718合金是以體心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀強化的鎳基高溫合金，在-253～700℃溫度范圍內具有良好的綜合性能,650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的首位,并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能,以及良好的加工性能、焊接性能和長期組織穩定性，能夠制造各種形狀復雜的零部件，在宇航、核能、石油工業中，在上述溫度范圍內獲得了極為廣泛的應用。
該合金的另一特點是合金組織對熱加工工藝特別敏感，掌握合金中相析出和溶解規律及組織與工藝、性能間的相互關系，可針對不同的使用要求制定合理、可行的工藝規程，就能獲得可滿足不同強度級別和使用要求的各種零件。供應的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環件、板、帶、絲、管等。可制成盤、環、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結構件、機匣等零部件在航空上長期使用。
1.1 Inconel718 材料牌號 Inconel718
1.2 Inconel718 相近牌號 Inconel718(美國),NC19FeNb(法 國)
1.3 Inconel718 材料的技術標準
1.4 Inconel718 化學成分 該合金的化學成分分為3類：標準成分、優質成分、高純成分，見表1-1。優質成分的在標準成分的基礎上降碳增鈮，從而減少碳化鈮的數量，減少疲勞源和增加強化相的數量，提高抗疲勞性能和材料強度。同時減少有害雜質和氣體含量。高純成分是在優質標準基礎上降低硫和有害雜質的含量，提高材料純度和綜合性能。
核能應用的Inconel718合金，需控制硼含量（其他元素成分不變），具體含量由供需雙方協商確定。當ω（B）≤0.002%時，為與宇航工業用的Inconel718合金加以區別，合金牌號為Inconel718A。
表1-1[1] %
| 類別 | C | Cr | Ni | Co | Mo | Al | Ti | Fe | ||||||||
| 標準 | ≤0.08 | 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 余 | ||||||||
| 優質 | 0.02~0.06 | 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 余 | ||||||||
| 高純 | 0.02~0.06 | 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 余 | ||||||||
| 類別 | Nb | B | Mg | Mn | Si | P | S | Cu | Ca | |||||||
| 不大于 | ||||||||||||||||
| 標準 | 4.75~5.50 | 0.006 | 0.01 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 0.30 | 0.01 | |||||||
| 優質 | 5.00~5.50 | 0.006 | 0.01 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 0.30 | 0.01 | |||||||
| 高純 | 5.00~5.50 | 0.006 | 0.005 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.002 | 0.30 | 0.005 | |||||||
| 類別 | Bi | Sn | Pb | Ag | Se | Te | Tl | N | O |
| 不大于 | |||||||||
| 標準 | --- | --- | 0.0005 | --- | 0.0003 | --- | --- | --- | --- |
| 優質 | 0.001 | 0.005 | 0.001 | 0.001 | 0.0003 | --- | --- | 0.01 | 0.01 |
| 高純 | 0.00003 | 0.005 | 0.001 | 0.001 | 0.0003 | 0.00005 | 0.0001 | 0.01 | 0.005 |
Ⅰ：(1010～1065)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。
經此制度處理的材料晶粒粗化，晶界和晶內均無δ相，存在缺口敏感性，但對提高沖擊性能和抵抗低溫氫脆有利。
Ⅱ：(950～980)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。
經此制度處理的材料有δ相，有利于消除缺口敏感性，是最常用的熱處理制度，也稱為標準熱處理制度。
Ⅲ：720℃±5℃，8h,以50℃/h爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。
經此制度處理后，材料中的δ相較少，能提高材料的強度和沖擊性能。該制度也稱為直接時效熱處理制度。
1.6 Inconel718 品種規格和供應狀態 可以供應模鍛件（盤、整體鍛件）、餅、環、棒（鍛棒、軋棒、冷拉棒）、板、絲、帶、管、不同形狀和尺寸的緊固件、彈性元件等、交貨狀態由供需雙方商定。絲材以商定的交貨狀態成盤狀交貨。
1.7 Inconel718 熔煉和鑄造工藝 合金的冶煉工藝分為3類：真空感應加電渣重熔；真空感應加真空電弧重熔；真空感應加電渣重熔加真空電弧重熔。可根據零件的使用要求，選擇所需的冶煉工藝，滿足應用要求。
1.8 Inconel718 應用概況與特殊要求 制造航空和航天發動機中的各種靜止件和轉動件，如盤、環件、機匣、軸、葉片、緊固件、彈性元件、燃氣導管、密封元件等和焊接結構件；制造核能工業應用的各種彈性元件和格架；制造石油和化工領域應用的零件及其他零件。
近年來，在對該合金研究不斷深化和對該合金應用不斷擴大的基礎上，為提高質量和降低成本，發展了很多新工藝：真空電弧重熔是采用氦氣冷卻工藝，有效減輕鈮偏析；采用噴射成型工藝，生產環件，降低生產成本和縮短生產周期；采用超塑成型工藝，擴大產品的生產范圍。
二、Inconel718 物理及化學性能
2.1 Inconel718 熱性能
2.1.1 Inconel718 熔化溫度范圍 1260～1320℃。
2.1.2 Inconel718 熱導率 見表2-1。
表2-1[2]
| θ/℃ | 11 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| λ/（W/（m·℃）） | 13.4 | 14.7 | 15.9 | 17.8 | 18.3 | 19.6 | 21.2 | 22.8 | 23.6 | 7.6 | 30.4 |
2.1.4 Inconel718線膨脹系數 見表2-3；
2.2 Inconel718密度 ρ=8.24g/cm3。
2.3 Inconel718電性能
表2-2[2]
| θ/℃ | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| c/（J/（kg·℃）） | 481.4 | 493.9 | 514.8 | 539.0 | 573.4 | 615.4 | 657.2 | 707.4 |
| θ/℃ | 20～100 | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 | 20～600 | 20～700 | 20～800 | 20～900 | 20～1000 |
| α/10-6℃-1 | 11.8 | 13.0 | 13.5 | 14.1 | 14.4 | 14.8 | 15.4 | 17.0 | 18.4 | 18.7 |
2.5 Inconel718化學性能
2.5.1 Inconel718抗氧化性能 在空氣介質中試驗100h后的氧化速率見表 2-4。
表2-4
| θ/℃ | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| 氧化速率/(g/(m2·h)) | 0.0176 | 0.0277 | 0.0351 | 0.0961 | 0.1620 |
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