Inconel600鎳基高溫合金

一、名稱
Inconel600，又名Inconelalloy600.
二、概述
inconel600是30多年前研制的比較簡(jiǎn)單的鎳-鉻-鐵固溶體耐熱合金，是inconel系統(tǒng)ZUI早的合金，它具有良好的抗高溫腐蝕性能、抗氧化性能、冷熱加工性能及低溫機(jī)械性能，在650℃戰(zhàn)下著較高的強(qiáng)度，合金還可以通過(guò)冷加工得到強(qiáng)化，成型性能良好，類似于低合金鋼，易于焊接。不但可用作變形材料而且可通過(guò)砂鑄和離心鑄造工藝做成鑄件，是早期廣泛應(yīng)用的合金之一。
三、化學(xué)成分表
16.1化學(xué)成分，%

AMS（3）和（7）不要求Mn，Cr，Fe、Co、Ni嚴(yán)格按此極限。
**AMS（7）規(guī)定為0.06.
1. AMS5540G，板材，帶材;
2. AMs5580D，管材;
3. AMS5565G，棒材，條材，鍛件;
4. AMS5679B，焊條;
5. AMS5683B，焊條;
6. AMS5684B;
7. AMS5687F，線材。
四、品種
各種尺寸的薄板帶材、厚板、棒材、鍛件、絲材和管材。各種產(chǎn)品都在退火狀態(tài)下使用。
板材和帶材都可在深拉、表面硬化、四分之一硬化、二分之一硬化、四分之三硬化、全硬化和SPRINGTEMPER狀態(tài)下使用。厚板可在軋制狀態(tài)下使用。棒材、絲材和管材可在冷拔狀態(tài)下使用.
五、熱處理制度
為了滿足工藝上的需要和某些性能的要求，合金需要退火和消除應(yīng)力處理。為使合金變軟，得到最好的成形性，一般在980℃退火15分鐘或在1040℃退火幾秒鐘，延長(zhǎng)在1040℃的退火時(shí)間會(huì)引起晶粒長(zhǎng)大，
鍛件退火可在1040-1065℃進(jìn)行，為了得到高溫蠕變和持久強(qiáng)度，需在1095-1150℃退火1-2小時(shí)，為了完全消除應(yīng)力，需在870℃加熱1小時(shí)，為使彈簧獲得適宜的抗松弛能力和疲勞強(qiáng)度，需在480℃加熱1小時(shí)。
六、物理化學(xué)性能
密度：8.43
熔化溫度：1370-1430℃
導(dǎo)熱率（圖16.1）（可向1/3/4+7/2/7/8/7/9/9/0聯(lián)系索取圖表）
圖16.1合金的導(dǎo)熱率（圖中不同曲線表示不同文獻(xiàn)）
熱膨脹系數(shù)（圖16.2）
圖16.2合金的熱膨脹系數(shù)
比熱（圖16.3）
圖16.3合金的比熱
電阻率（圖16.4）
7.抗氧化和抗腐蝕性能
合金在淡水和流動(dòng)的海水中，具有較好的抗腐蝕能力，在靜止的海水中，可能產(chǎn)生腐蝕斑金的抗氧化性能比純鎳好，對(duì)各種廢氣、堿性溶液和大多數(shù)有機(jī)酸及化合物的腐蝕抗力很高，合金不易產(chǎn)生氯離子的應(yīng)力腐蝕裂紋.但在高濃度苛性堿或高溫水銀的條件下，易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。
合金的抗氧化性能良好，抗氧化溫度可達(dá)1180℃.
七、機(jī)械性能
1.室溫機(jī)械性能（1）拉伸性能
表16.2AMS（航字材料標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定的機(jī)械性能
表16.3各種不同狀態(tài)下典型的拉伸性能
表16.4不同鍛造工藝鍛件的室溫性能
（2）硬度（圖16.5-16.6）
圖16.5室溫和高溫布氏硬度（可向1/3/4+7/2/7/8/7/9/9/0聯(lián)系索取圖表）
圖16.6硬度對(duì)棒材，板材和帶材室溫拉伸性能的影響
（3）壓縮性能（圖16.7）
圖16.7棒材和管材的壓縮屈服性能和拉伸強(qiáng)度的關(guān)系
圖16.9板材的拉伸強(qiáng)度和承受強(qiáng)度的關(guān)系（c/D--邊緣距離/孔徑）
剪切性能（圖16.8）
（5）承受強(qiáng)度（圖16.9）
2不同溫度的機(jī)械性能
（1）拉仲性能（表16.5;圖16.0-16.11）
（2）沖擊性能（圖16.12;表16.6）（可向1/3/4+7/2/7/8/7/9/9/0聯(lián)系索取圖表）
圖16.10試驗(yàn)溫度對(duì)熱軋棒材拉伸性能的影響
表16.5
圖16.11低溫對(duì)冷拉和退火材料拉伸性能的影響
圖16.12試驗(yàn)溫度對(duì)退火、熱軋，冷拉材料沖擊強(qiáng)度的影響
表16.6低溫拉伸和沖擊性能
（拉伸試樣取自冷拉線材，沖擊試樣取自厚板）
（3）剪切強(qiáng)度（圖16.13）
3持久和蠕變性能（圖16.14-16.26;表16.7）
圖16.13試驗(yàn)溫度和加熱時(shí)間對(duì)線材剪切強(qiáng)度的影響
圖16.14薄板和厚板在730-980℃的蠕變和特久曲線
圖16.15棒材在540-1150℃的持久曲線
圖16.16板材在705-900℃的蠕變和持久曲線（試樣經(jīng)冷加工20%+1040℃4.5分鐘退火，氬氣中試驗(yàn)）
圖16.17板材在705-900℃的蠕變和持久曲線（試樣經(jīng)1120℃退火，氬氣中試驗(yàn)）（可向1/3/4+7/2/7/8-7/9/9/0聯(lián)系索取圖表）
圖16.18板材在70--900℃的蠕變和持久曲線（試樣經(jīng)1120℃2小時(shí)退火，在30號(hào)溶鹽中試驗(yàn)）
圖16.19在430-1150℃，1000小時(shí)引起第二階段蠕變速率為0.01%所需的蠕變應(yīng)力
圖16.20在430-1150℃，1000小時(shí)引起第二階段蠕變速率為0.1%所需的蠕變應(yīng)力
【冷加工20%+1040℃，4.5分鐘】試驗(yàn)條件∶815℃，2.5公斤/毫米*30號(hào)溶鹽
圖16.21板材厚度對(duì)蠕變和持久性能的影響
圖16.22光滑和缺口板材試樣在730-980℃的持久曲線
圖16.23板材在650-900℃的等時(shí)應(yīng)力一應(yīng)變曲線
圖16.24經(jīng)1040℃退火板材在705-900℃氫氣中試驗(yàn)的等時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線
圖16.25經(jīng)1040℃退火板材在705-900℃氬氣中試驗(yàn)時(shí)的等時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線
表16.7熱精軋Inconel600合金的100，000小時(shí)持久和蠕變數(shù)據(jù)100，000小時(shí)持久強(qiáng)度和蠕變數(shù)據(jù)。
圖16.26熱精軋的Inconel600的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)
4疲勞性能（表16.8;圖16.27-16.30）
表16.8棒材室溫疲勞性能
圖16.27鍛造試樣的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)（R=-1）
圖16.28不同工藝的鍛件的室溫循環(huán)應(yīng)變疲勞曲線
圖16.29試驗(yàn)溫度對(duì)棒材疲勞強(qiáng)度的影響
5.彈性性能（圖16.31）（可向1/3/4+7/2/7/8-7-9-9-0聯(lián)系索取圖表）
圖16.30室溫和高溫下的循環(huán)應(yīng)變疲勞曲線
圖16.31熱軋棒材在室溫和高溫下的彈性模量
八、工藝
合金一般采用非真空感應(yīng)爐熔煉，但以真空感應(yīng)加電渣重熔工藝最好。
鍛造或熱軋的最高加熱溫度為1230℃，當(dāng)進(jìn)行大變形量加工時(shí)，加工溫度在1040-1230℃之間，小變形可繼續(xù)進(jìn)行到870℃.為了使成品具有較細(xì)的晶粒，最后再加熱的溫度應(yīng)稍低于1230℃。合金在650-870℃的塑性較低，不宜于加工。
冷加工可采用鋼或不銹鋼的標(biāo)準(zhǔn)工藝，加熱和退火應(yīng)在弱還原性無(wú)硫氣氛中進(jìn)行，還原氣氛中氫和一氧化碳的含量至少為2%，光亮退火應(yīng)在干燥的氬氣中進(jìn)行。
合金的焊接性能良好，可采用一般焊接工藝.
表16.9工業(yè)中常用的焊接工藝
九、組織
合金在1120℃處理2小時(shí)后，僅有TiN氮化物和碳化物，在870℃經(jīng)1500小時(shí)長(zhǎng)期熱處理后，組織中仍然是TiN，這說(shuō)明合金的組織是很穩(wěn)定的．但是在較低溫度延長(zhǎng)受熱時(shí)間，組織和性能都有些變化，圖16.2為合金在565℃、620℃受熱10.000小時(shí)后的室溫拉伸性能。圖16-33為長(zhǎng)期受熱后的組織變化。在565℃受熱5200小時(shí)的電子顯微鏡照片見(jiàn)圖16.34，晶界析出大塊連續(xù)的樹枝狀沉淀物，經(jīng)X射線和電子衍射分析證明是碳化物。這種組織上的變化造成合金的塑性下降。在同一溫度下將受熱時(shí)間延投到10200小時(shí)，晶界析出物發(fā)生聚集，變成不連續(xù)的顆粒（圖16.35）塑性得到恢復(fù).
除晶界析出物外，在565℃受熱5200小時(shí)后還發(fā)現(xiàn)了針狀的晶內(nèi)析出物（圖16.36），（可向1/3/4+7/2/7/8-7-9-9-0聯(lián)系索取圖表）這種針狀析出物經(jīng)X射線衍射、薄膜電子衍射證明是碳化物。但是這種組織的變化對(duì)合金的性能影響不大.
十、用途
用于制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒容，加力燃燒室;排氣支管，馬弗爐，滲碳容器，固定件，熱處理、設(shè)備轉(zhuǎn)輥，彈簧、熱交換器管道，化工食品設(shè)備，反應(yīng)堆控制棒和管道。
曾在J75發(fā)動(dòng)機(jī)和JT3D-1發(fā)動(dòng)機(jī)上用作燃燒室，在JT3D-1、3，JT8D發(fā)動(dòng)機(jī)上用作一級(jí)隔圈，在JT9D發(fā)動(dòng)機(jī)上用作三、四、五、六級(jí)隔圈。
參考文獻(xiàn)
略。。