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Inconel718 鎳基變形高溫合金
    發(fā)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

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(nèi)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(wěn)定性，能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件，在宇航、核能、石油工業(yè)中，在上述溫度范圍內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)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(guī)律及組織與工藝、性能間的相互關(guān)系，可針對不同的使用要求制定合理、可行的工藝規(guī)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(yīng)的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環(huán)件、板、帶、絲、管等?？芍瞥杀P、環(huán)、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結(jié)構(gòu)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1.4 Inconel718 化學(xué)成分  該合金的化學(xué)成分分為3類：標(biāo)準(zhǔn)成分、優(yōu)質(zhì)成分、高純成分，見表1-1。優(yōu)質(zhì)成分的在標(biāo)準(zhǔn)成分的基礎(chǔ)上降碳增鈮，從而減少碳化鈮的數(shù)量，減少疲勞源和增加強化相的數(shù)量，提高抗疲勞性能和材料強度。同時減少有害雜質(zhì)和氣體含量。高純成分是在優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上降低硫和有害雜質(zhì)的含量，提高材料純度和綜合性能。
核能應(yīng)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(xié)商確定。當(dāng)ω（B）≤0.002%時，為與宇航工業(yè)用的Inconel718合金加以區(qū)別，合金牌號為Inconel718A。
   表1-1[1]                                        %

類別 C   Cr   Ni   Co   Mo  Al   Ti   Fe
標(biāo)準(zhǔn) ≤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(yōu)質(zhì) 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(biāo)準(zhǔn) 4.75~5.50 0.006 0.01 0.35 0.35 0.015 0.015 0.30 0.01
優(yōu)質(zhì) 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(biāo)準(zhǔn) --- --- 0.0005 --- 0.0003 --- --- --- ---
優(yōu)質(zhì) 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
 1.5 Inconel718 熱處理制度 合金具有不同的熱處理制度，以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和數(shù)量，從而獲得不同級別的力學(xué)性能。合金熱處理制度分3類：
    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(jīng)此制度處理的材料晶粒粗化，晶界和晶內(nèi)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(jīng)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(biāo)準(zhǔn)熱處理制度。
Ⅲ：720℃±5℃，8h,以50℃/h爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。
    經(jīng)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(guī)格和供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)模鍛件（盤、整體鍛件）、餅、環(huán)、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(tài)由供需雙方商定。絲材以商定的交貨狀態(tài)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(yīng)加電渣重熔；真空感應(yīng)加真空電弧重熔；真空感應(yīng)加電渣重熔加真空電弧重熔?？筛鶕?jù)零件的使用要求，選擇所需的冶煉工藝，滿足應(yīng)用要求。
1.8 Inconel718 應(yīng)用概況與特殊要求 制造航空和航天發(fā)動機中的各種靜止件和轉(zhuǎn)動件，如盤、環(huán)件、機匣、軸、葉片、緊固件、彈性元件、燃?xì)鈱?dǎo)管、密封元件等和焊接結(jié)構(gòu)件；制造核能工業(yè)應(yīng)用的各種彈性元件和格架；制造石油和化工領(lǐng)域應(yīng)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(yīng)用不斷擴大的基礎(chǔ)上，為提高質(zhì)量和降低成本，發(fā)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(chǎn)環(huán)件，降低生產(chǎn)成本和縮短生產(chǎn)周期；采用超塑成型工藝，擴大產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍。
二、Inconel718 物理及化學(xué)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(dǎo)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
2.1.3 Inconel718 比熱容 見表2-2。
2.1.4 Inconel718線膨脹系數(shù) 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
表2-3[2]
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
    2.4 Inconel718磁性能  合金無磁性。
    2.5 Inconel718化學(xué)性能
    2.5.1 Inconel718抗氧化性能 在空氣介質(zhì)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