一、Inconel 718鎳基合金概述:
Inconel718鎳基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?芍瞥杀P、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、Inconel718 材料牌號:Inconel718。
2、Inconel718 相近牌號:Inconel718(美國),NC19FeNb(法 國)。
3、Inconel718 材料的技術標準
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 %
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 |
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、分布和數量,從而獲得不同級別的力學性能。合金熱處理制度分3類:
(1)、(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。
(2)、(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。
(3)、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。
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。
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?筛鶕慵氖褂靡,選擇所需的冶煉工藝,滿足應用要求。
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:
1、Inconel718 熱性能:
(1)、Inconel718 熔化溫度范圍:1260~1320℃。
(2)、Inconel718 熱導率:見表2-1。
表2-1
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 |
(3)、Inconel718 比熱容:見表2-2。
(4)、Inconel718線膨脹系數:見表2-3;
2、Inconel718密度:ρ=8.24g/cm3。
3、Inconel718電性能:
表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
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 |
4、Inconel718磁性能:合金無磁性。
5、Inconel718化學性能: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 |
1、主要特性:
(1)、易加工性。
(2)、在700℃時具有高的抗拉強度、疲勞強度、抗蠕變強度和斷裂強度。
(3)、在1000℃時具有高抗氧化性。
(4)、在低溫下具有穩定的化學性能。
(5)、良好的焊接性能。
2、Inconel718應用領域:由于在700℃時具有高溫強度和優秀的耐腐蝕性能、易加工性,可廣泛應用于各種高要求的場合。
(1)、汽輪機。
(2)、液體燃料火箭。
(3)、低溫工程。
(4)、酸性環境。
(5)、核工程。