Inconel738鎳基合金

—、名稱

又名inconel738X

二、概述(由于圖片數(shù)據(jù)表格較多，如有需要可與墨鉅MOJU特殊鋼客服人員聯(lián)系索取)

inconel738是美國(guó)國(guó)際鎳公司硏制的沉淀硬化型鎳基鑄造高溫企金，組織穩(wěn)定，在980℃以下具有很好的高溫強(qiáng)度和耐熱腐蝕性能，持久強(qiáng)度可與Incone]713C相當(dāng)。由于含鉻較高，抗熱腐蝕和抗氧化性能優(yōu)于713C合金，可與Udime500相當(dāng).在應(yīng)用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)鉁u輪方面，它是一種綜合性能比較好的合金，使用溫度可達(dá)980℃,能滿足現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的妾求，目前在Inconel合金系統(tǒng)中，是引起大家重視的合金之一。

三、化學(xué)成分

表15.1化學(xué)成分，％

四、品種

精密鑄造渦輪葉片，導(dǎo)向葉片，整體渦輪.

五、熱處理制度

固溶處理：1120℃，2小時(shí),空泠.

時(shí)效處理：845℃,24小時(shí)，空冷.

六、物理化學(xué)性能

1.密度：8.11克/厘米

2.溶化溫度：1230—1315°C

3.熱膨脹系數(shù)

*15.2熱膨脹系數(shù)

4.彈性模量

表15.3彈性模

5.抗氧化和抗腐蝕性能

（1）氧化

襄15.4靜態(tài)（靜止空氣申）抗氧化數(shù)據(jù)

表15.5循環(huán)氧化

（在870℃的空氣中加熱22小時(shí)，2小時(shí)冷卻到室溫）

（2）熱腐蝕

將inconel738合金在坩堝中、試驗(yàn)臺(tái)和發(fā)動(dòng)機(jī)上利用不同介質(zhì)進(jìn)行了大量熱腐蝕試驗(yàn)，為了比較，同時(shí)列出幾個(gè)合金的熱腐蝕數(shù)據(jù).

表15.6坩堝試驗(yàn)，10%NACL+90%NA1SO4 930℃

表15.7坩堝試驗(yàn)

（在0.15%SO2，2.25%CO,其余為N2的氣氛下，在790°C的NA2SO4+MgSO4熔鹽中）

表15.8坩堝試驗(yàn)（不同熔鹽比例），900°C,300小時(shí)

 表15.9燃?xì)飧g循環(huán)試驗(yàn)

*試樣被腐蝕完了.

表15.10燃?xì)飧g循環(huán)試驗(yàn) 

*試樣被腐蝕完了.

(由于圖片數(shù)據(jù)表格較多，如有需要可與MOJU特殊鋼墨鉅人員微信13472787990聯(lián)系索取)

表15.11硫化腐蝕循環(huán)試驗(yàn)

*一次循環(huán)：845℃加熱3分鐘,升溫到1010℃，加熱2分鐘，冷卻2分鐘.

表15.12燃燒室試驗(yàn)

表15.13體腐蝕讀驗(yàn)

（試驗(yàn)溫度為980℃，介質(zhì)為流動(dòng)的富H,S和SO,的氣體）

表15.14發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)*

（試驗(yàn)溫度為970℃，試驗(yàn)時(shí)間45小時(shí)，介質(zhì)中含0.75ppm海鹽）

*循環(huán)一次為40分鐘（970℃，30分鐘，沖壓冷空氣10分鐘）

**713C抗腐蝕性為1,數(shù)字表示抗腐蝕性比713C髙出的倍數(shù).

七、機(jī)械性能

1.不同溫度下的機(jī)械性能

（1）拉伸性能

表15.15鑄態(tài)試棒經(jīng)熱處理

（1120℃,2小時(shí)，空冷+845℃,24小時(shí)，空冷）后的拉伸性能

圖15.2合金的典型拉伸性能

（2）室溫沖擊性能

表15.16無缺口夏比沖擊值，公斤?米/平方厘米

2.持久性能(表15.17;圖15.3-15.6)

（不同符號(hào)系引用不同文獻(xiàn))

圖15.4 inconel738合金的米勒曲線

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圖15.5不同熱處理制度對(duì)合金持久性能的影響

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表15.6 inconel738合金的鑄造試樣和熱等靜壓處理后的坯料持久性能分-散度的比較

由圖15.6看出inconel738合金的大型精密鑄件的平均持久性能和鑄造試樣的持久性能相當(dāng)，但是穏定性提高了，分散度減小了.

3.冷熱現(xiàn)勞性能（表15.18）

合金的冷熱疲勞性能列于表15.18.為了便于比較，表中還列出了Inconel713C和IN?100的冷熱疲勞數(shù)據(jù)（試樣為直徑16-25.4基米帶斜邊的盤，盤緣半徑為0,25臺(tái)米）.

表15.18含金的冷熱取勞性能

4.低循環(huán)疲勞性能

低循環(huán)軸向疲勞試驗(yàn)是在經(jīng)熱處理的試樣上進(jìn)行的.光滑試樣是采取控制應(yīng)變的方法，缺口（Kt=2.5）試樣是采取控制應(yīng)力的方法,試驗(yàn)結(jié)果見圖15-7.

合金經(jīng)熱等靜壓處理可顯著改善精密鑄件低循環(huán)疲勞性能（對(duì)高循環(huán)疲勞性能的影響很小）,致密化處理對(duì)1N-738合金鑄坯疲勞壽命的影響見表15.19.

表15.19致密化對(duì)1N-738含金披勞壽命的影響

八、工藝

通常采用真空熔煉和真空鑄造，澆鑄溫度應(yīng)超過合金熔化溫度95—205℃，鑄模應(yīng)預(yù)熱到815—980℃.根據(jù)零件的尺寸和幾何形狀,某些零件還要求其他條件.

高溫合金精密鑄件在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用，但是精密鑄件的質(zhì)量對(duì)鑄造工藝的變化十分敏感，如果控制不當(dāng)，會(huì)造成鑄件內(nèi)部和表面缺陷，如宏觀縮孔，顯微疏松和熱裂等.為了獲得高質(zhì)量的鑄件，近年來精密鑄造技術(shù)方面有一個(gè)很大發(fā)展，就是熱等靜壓（hot-isostatic prossure）技術(shù)在高溫合金精密鑄件上的應(yīng)用，即將鑄件放入充惰性氣體（氬和氦）的高壓容器爐中，由加熱器將部件加熱，以氬和氦氣傳遞壓力，在高溫高壓下處理一定時(shí)間，以消除鑄件的內(nèi)部和表面缺陷，使部件致密化.這種處理法包括溫度、時(shí)間和壓力三個(gè)參數(shù)，其中溫度、時(shí)間的影響較大.對(duì)于inconel738鑄造葉片，溫度采用1180-1200℃,壓力釆用21公斤/平方毫米處理后的致密度和性能最好.

合金一般不進(jìn)行焊接.

九、組織

合金的鑄態(tài)組織中有γ，MC型碳化物和少量共晶γ′經(jīng)1120℃,2小時(shí),空冷加845℃小時(shí)，空冷標(biāo)準(zhǔn)熱處理后，組織中有粗大的γ′（0.5-1微米），細(xì)小的γ′（0.1-0.15微米）,共晶γ′.MC碳化物和晶界M23C6碳化物（圖15.8）.粗大的γ′是鑄造時(shí)析出的，在1120℃固溶處理時(shí)沒有完全溶解，但發(fā)生聚化和長(zhǎng)大.細(xì)小的℃是在845℃時(shí)效時(shí)析出的.除上述組分外，H.F.Merrick發(fā)現(xiàn)在該合金的粗大γ′的中心區(qū)域還析出一種細(xì)小彌散的未知相.以前Radavich等人在研究熱處理對(duì)復(fù)雜鎳基高溫合金的顯微組織的影響時(shí)曾發(fā)現(xiàn)某些合金的粗大γ′內(nèi)也有這種類似的彌散相.他們認(rèn)為這種相是C間隙在Ni3Al中而形成的一種碳化物-Ni3Al,稱為Perovskite碳化物,H.F.Merrick分析了電子顯微鏡照片的暗影，并利用電子顯微鏡暗場(chǎng)觀察薄膜旺明這種相不是碳化物而是γ′.

合金中γ′的含最約為40%.除Ni,Al,Ti外，γ′中還含有大量的Co,Ta和Nb .可以認(rèn)為，Nb,Ta,Ti在γ′中能提高合金的反相疇界能，固溶體強(qiáng)度和失配度.Co能增加基體對(duì)Al和Ti的溶解度而強(qiáng)化合金.

圖15.8標(biāo)準(zhǔn)熱姓理后的電子顯微組織。 (由于圖片數(shù)據(jù)表格較多，如有需要可與墨鉅MOJU特殊鋼客服人員13472787990聯(lián)系索取)

γ′的固溶溫度為1150-1175℃，共晶γ′的固溶溫度為1205℃.

合金經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間加熱后，γ′相聚化，加熱溫度愈高，時(shí)間愈長(zhǎng)，這種現(xiàn)象愈明顯.在850℃加熱10,000小時(shí)后，γ′相最大達(dá)1.5微米.由于高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱，MC碳化物分解而晶界上的M23C6碳化物增多，同時(shí)在碳化物周圍形成γ′薄膜.

經(jīng)750,850,950℃長(zhǎng)期加熱（最長(zhǎng)達(dá)10,000小時(shí)）均未發(fā)現(xiàn)σ相,這與按Woodyatt方法計(jì)算的電子空位數(shù)N值（2.18,2.19）所預(yù)測(cè)的結(jié)果是一致的.同時(shí)也未發(fā)現(xiàn)M6C碳化物，這與合金成分Mo+1/2/W＜6%而不產(chǎn)生M6C的經(jīng)驗(yàn)公式也是相符的.不同溫度下長(zhǎng)期加熱后的組織見圖15.9.

根據(jù)試驗(yàn)認(rèn)為，電子空位數(shù)N。值應(yīng)控制在2.36以下，如果N。值超過2.4,則形成σ相.

由于inconel738合金含W,Mo等固溶強(qiáng)化元素較少（約4.4%）,而γ'沉淀硬化元索Al,Ti,Nb和Ta較多（約9.4%）,故γ'相的含量較多，但與含固溶強(qiáng)化元素較高的合金相比，γ'在高溫長(zhǎng)期時(shí)效過程中易發(fā)生過時(shí)效軟化現(xiàn)象，所以，拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都下降得較多.例如,在950℃加熱10,000小時(shí)后，屈服強(qiáng)度降低45公斤/平方毫米。拉伸強(qiáng)度降50公斤/平方毫米，長(zhǎng)期加熱后的室溫和870℃的拉伸性能的變化見圖15.10.長(zhǎng)期加熱后合金的夏比（U形缺口）沖擊值的變化見圖15.11.長(zhǎng)期加熱后持久強(qiáng)度的變化見表15.20,從表中可以看出,無論在850℃或950℃長(zhǎng)期加熱后，持久壽命均顯著下降，在850℃加熱10,000小時(shí)后，持久性能顯著惡化. (由于圖片數(shù)據(jù)表格較多，如有需要可與MOJU特殊鋼墨鉅人員13472787990聯(lián)系索取)

圖15.11長(zhǎng)期加熱后室溫U形缺口夏比沖擊值

表15.20高溫長(zhǎng)期加熱居的持久性能*

*試驗(yàn)條件：應(yīng)力35.2公斤/平方毫米、溫度845℃.

十、用途

現(xiàn)代噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)鉁u輪葉片，導(dǎo)向葉片和整體鑄造渦輪等.

參考文獻(xiàn)

略。