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Inconel合金

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Inconel625鎳基變形高溫合金

Inconel625鎳基變形高溫合金

 
美國牌號:Inconel625/UNS NO6625
中國牌號:GH3625/GH625
法國牌號:NC22DNb
德國牌號:W.Nr.2.4856
 
一、Inconel625概述
     Inconel625是以钼、铌爲主要強化元素的固溶強化型鎳基變形高溫合金,具有優良的耐腐蝕和搞氧化性能,從低溫到980℃均具有良好的拉伸性能和疲勞性能,並且耐鹽霧氣氛下的應力腐蝕。因此,可廣泛用于制造航空發動機零部件、宇航結構部件和化工設備。合金的加工和焊接性能良好,可供應各種板材、棒材、管材、絲材、帶材和鍛件。
    1.1 材料牌號 Inconel625。
    1.2 Inconel625相近牌號 GH3625(GH625)(中國),UNS NO6625(美國)、NC22DNb(法國)、 W.Nr.2.4856(德國)。
    1.4 化學成分  見表1-1。
                           表1-1                                        %

C Cr Ni Co Mo Al Ti Nb Fe Mn Si P S Cu
不大于 不大于
≤0.10 20.0~23.0 ≤1.00 8.0~10.0 0.40 0.40 3.15~4.15 5.00 0.50 0.50 0.015 0.015 0.07
    1.5 熱處理制度 棒材:950~1030℃,空冷或水冷;或1090~1200℃,空冷或水冷固溶處理。板材:950~1030℃,空冷;或1090~1200℃,空冷。管材:推薦退火溫度:960~1030℃,空冷或水冷。
    1.6 品種規格與供應狀態 可供應d25~80mm的棒材和δ0.8~10.5mm的板材,也可供應d6~40mm的無縫(焊)管。棒材不經熱處理但以車光或磨光狀態交貨;板材經固溶、精整後供應;管材經固溶、酸洗(或光亮退火)後供貨。
    1.7 熔煉與鑄造工藝 合金采用真空感應爐熔煉加電渣重熔或真空感應爐加真空電弧重熔工藝生産。
    1.8 應用概況與特殊要求 該合金用于制造發動機機匣、導向葉片、安裝邊和筒體、燃油總管等零部件,已通過實際應用考核,最高使用溫度爲950℃;合金在550~700℃長期使用後有一定的時效硬化現象,導致合金塑性有一些下降。
二、Inconel625物理及化學性能    
    2.1 熱性能
2.1.1 Inconel625熔化溫度範圍  1290~1350℃[1]。
2.1.2 熱導率  見圖2-1。
2.1.3 比熱容 見圖2-2。
2.1.4 線膨脹系數 見圖2-3。
2.2 Inconel625密度  ρ=8.44g/cm3。
2.3 Inconel625電性能 合金電阻率見圖2-4。
2.4 Inconel625磁性能 合金無磁性。
2.5 Inconel625化學性能
2.5.1 Inconel625抗氧化性能 合金具有優良的抗高溫氧化性能,高溫下在空氣介質中循環氧化後合金的重量變化見表2-1。
                                             表2-1[1]

循環氧化時間/h 100 200 300 400 500 600 700 800
重量變化/% 980℃ +0.086 +0.065 +0.065 +0.048 +0.021 - +0.030 -0.081
1095℃ -0.182 -1.086 -3.335 -5.399 -6.566 -10.066 - -
    注:循環氧化加熱15min,冷卻5min爲一循環。
2.5.2 Inconel625抗腐蝕性能 合金具有良好的耐海水腐蝕性能,見表2-2。合金還耐各種鹽類溶液的腐蝕。此外,還有良好的耐硝酸及磷酸腐蝕的能力,對加熱至沸點以下的鹽酸和低濃度的硫酸腐蝕也有相當的抗力[2]。
                                             表2-2[1]

試驗天數 試樣類型 重量損失/g 局部腐蝕程度 試驗天數 試樣類型 重量損失/g 局部腐蝕程度
在靜止海水中 在流動海水中(0.61m/s)
180 光滑的
帶縫隙的
0.05
0.05

180 光滑的
帶縫隙的
0.04
0.05

365 光滑的
帶縫隙的
0.02
0.04

365 光滑的
帶縫隙的
0.01
0.02

 注:光滑试样是指6.4mm×100mm×300mm焊有圆形焊缝的平板试样,焊前在980℃退火。帶縫隙的试样是指用32mm的纤维垫圈以螺栓固定在板面中心。
三、Inconel625力學性能
    Inconel625技術標准規定的性能 見表3-1。
                                             表3-1

品種 拉伸性能 持久性能 硬度
θ/℃ σb/MPa σP0.2/MPa δ5/% θ/℃ σ/MPa t/h δ5/%
不小于 不小于
棒材① 20 830 410 30 815 114 23 15 HB≤290
板材② 20 830 410 30 815 114 23 15 HV≤305
棒材 20 830 410 30 Q/3B 4078-1992 -
板材 20 825 415 30 Q/3B 4077-1992 -
管材 20 825 415 35 Q/3B 4080-1992 HRC≤25
    ① 標准Z9-0105-1990。               ②標准Z9-0104-1990和GJB 3317-1998。
四、Inconel625組織結構
    4.1 Inconel625相變溫度
4.2 Inconel625時間-溫度-組織轉變曲線     
4.3 Inconel625合金組織結構 合金在固溶狀態的組織爲奧氏體基體和少量的TiN、NbC、和M6C相,經650~900℃長期時效後,所析出的相爲γ"、δ、M23C6和M6C。在650~700℃長期時效後主要析出γ",使合金室溫、高溫強度明顯提高,塑性有所下降,但仍保持較高水平;780~850℃時效後主要析出δ相,雖然強度有所提高,但合金塑性下降較多。900℃時效後只有少量的析出相,因此力學性能與固溶狀態相近。δ相爲正交結構片狀Ni3Nb,並以針狀魏氏體組織存在[1,7]。
五、Inconel625工藝性能與要求
5.1 Inconel625成形性能 合金的冷熱成形性能良好。鋼錠鍛造加熱溫度爲1120℃,開鍛溫度不低于1030℃,停鍛溫度不低于930℃;模鍛時,最終變形量應不小于15%~20%。軋制加熱溫度爲1120~1160℃,開軋溫度不低于1050℃,停軋溫度不低于930℃,薄板冷軋半成品變形量爲25%~30%,成品變形量不小于30%。中間及成品淬火溫度爲1100℃±10℃[1,8]。
    5.2 Inconel625焊接性能 合金焊接性能良好,可在保護氣氛下用鎢極或本合金作添料進行氩弧焊接,也可用釺焊連接及電阻縫焊。
5.3 Inconel625零件熱處理工藝 消除應力:900℃;退火:930~1040℃,1h;固溶處理:1090~1200℃,空冷或水冷。當合金在不高于650℃工作時,可根據要求采用熱軋、冷軋或退火狀態的材料。當工作溫度在650℃以上時,對要求具有較好的疲勞性能和抗拉強度的零部件可采用退火工藝,對要求具有較好蠕變和持久性能的零件可采用固溶處理。
5.4 Inconel625表面處理工藝 除去合金表面氧化皮時先堿洗,再在硝酸-氫氟酸-水溶液中酸洗。
    5.5 Inconel625切削加工與磨削性能 應采用硬質合金或高速鋼刀具。所用切削工具應具有正前角。高速切削加工時推薦用水基冷卻液,低速切削加工時推薦用較粘稠的冷卻液。
 

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