
Inconel625(UNS N06625)是固溶强化型镍基变形高温合金。
Incone l625特性及应用领域概述:
该合金是以钼铌为主要强化元素的固溶强化型镍基变形高温合金,具有优良的耐腐蚀和搞氧化性能,从低温到980℃均具有良好的拉伸性能和疲劳性能,并且耐盐雾气氛下的应力腐蚀。因此,可广泛用于制造航空发动机零部件、宇航结构部件和化工设备。
Inconel625相近牌号:
NS336 GH3625 GH625(中国)、 NC22DNb(法国)、W.Nr.2.4856/ NiCr22Mo9Nb镍基合金(德国)
特性
此合金具有以下特性:
1.对氧化和还原环境的各种腐蚀介质都具有非常出色的抗腐蚀能力
2.优秀的抗点腐蚀和缝隙腐蚀的能力,并且不会产生由于氯化物引起的应力腐蚀开裂
3.优秀的耐无机酸腐蚀能力,如硝酸、磷酸、硫酸、盐酸以及硫酸和盐酸的混合酸等
4.优秀的耐各种无机酸混合溶液腐蚀的能力
5.温度达40℃时,在各种浓度的盐酸溶液中均能表现出很好的耐蚀性能
6.良好的加工性和焊接性,无焊后开裂敏感性
7.具有壁温在-196~450℃的压力容器的制造认证
8.经美国腐蚀工程师协会NACE 标准认证(MR-01-75)符合酸性气体环境使用的最高标准等级VII
Inconel 625 的金相结构
625为面心立方晶格结构。当在约650℃保温足够长时间后,将析出碳颗粒和不稳定的四元相并将转化为稳定的Ni3(Nb,Ti)斜方晶格相。固溶强化后镍铬矩阵中的钼、铌成分将提高材料的机械性能,但塑性会有所降低。
Inconel 625 的耐腐蚀性
625合金在很多介质中都表现出极好的耐腐蚀性。在氯化物介质中具有出色的抗点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和侵蚀的性能。具有很好的耐无机酸腐蚀性,如硝酸、磷酸、硫酸、盐酸等,同时在氧化和还原环境中也具有耐碱和有机酸腐蚀的性能。有效的抗氯离子还原性应力腐蚀开裂。在海水和工业气体环境中几乎不产生腐蚀,对海水和盐溶液具有很高的耐腐蚀性,在高温时也一样。焊接过程中无敏感性。在静态或循环环境中都具有抗碳化和氧化性,并且耐含氯的气体腐蚀。
应用
Inconel 625 应用范围应用领域有:
软化退火后的低碳合金625广泛的应用于化工流程工业,较好的耐腐蚀性和高强度使之能作为较薄的结构部件。625合金可以应用于接触海水并承受高机械应力的场合。典型应用领域:
1.含氯化物的有机化学流程工艺的部件,尤其是在使用酸性氯化物催化剂的场合
2.用于制造纸浆和造纸工业的蒸煮器和漂白池
3.烟气脱硫系统中的吸收塔、再加热器、烟气进口挡板、风扇(潮湿)、搅拌器、导流板以及烟道等
4.用于制造应用于酸性气体环境的设备和部件
5.乙酸和乙酐反应发生器
6.硫酸冷凝器
GH4169的物化性能如下:GH4169(GH169)高温合金,GH4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金,在-253~700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性,能够制造各种形状复杂的零部件,在宇航、核能、石油工业中,在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。
该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感,掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系,可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程,就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。供应的品种有锻件、锻棒、轧棒、冷轧棒、圆饼、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和d性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。
GH4169 材料牌号 GH4169(GH169)
GH4169 相近牌号 Inconel 718(美国),NC19FeNb(法 国)
GH4169 材料的技术标准
GJB 2612-1996 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》
HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169合金棒材》
GJB 3165 《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》
GJB 1952 《航空用高温合金冷轧薄板规范》
GJB 1953 《航空发动机转动件用高温合金热轧棒材规范》
GJB 2612 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》
GJB 3317 《航空用高温合金热轧板材规范》
GJB 2297 《航空用高温合金冷拔(轧)无缝管规范》
GJB 3020 《航空用高温合金环坯规范》
GJB 3167 《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》
GJB 3318 《航空用高温合金冷轧带材规范》
GJB 2611 《航空用高温合金冷拉棒材规范》
YB/T5247 《焊接用高温合金冷拉丝》
YB/T5249 《冷镦用高温合金冷拉丝》
YB/T5245 《普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材》
GB/T14993 《转动部件用高温合金热轧棒材》
GB/T14994 《高温合金冷拉棒材》
GB/T14995 《高温合金热轧板》
GB/T14996 《高温合金冷轧薄板》
GB/T14997 《高温合金锻制圆饼》
GB/T14998 《高温合金坯件毛坏》
GB/T14992 《高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号》
HB 5199 《航空用高温合金冷轧薄板》
HB 5198 《航空叶片用变形高温合金棒材》
HB 5189 《航空叶片用变形高温合金棒材》
HB 6072 《WZ8系列用GH4169合金棒材》
GH4169化学成分:%
C P S Mn Si Ni Cr Cu Al Co Mo Ti Nb Fe
≤0.08 ≤0.015 ≤0.02 ≤0.35 ≤0.35 50.0~55.0 17.0~21.0 ≤0.30 0.20~0.80 ≤1.00 2.80~3.30 0.65~1.15 4.75~5.50 余量
余量该合金的化学成分分为3类:标准成分、优质成分、高纯成分。优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌,从而减少碳化铌的数量,减少疲劳源和增加强化相的数量,提高抗疲劳性能和材料强度。同时减少有害杂质和气体含量。高纯成分是在优质标准基础上降低硫和有害杂质的含量,提高材料纯度和综合性能。
核能应用的GH4169合金,需控制硼含量(其他元素成分不变),具体含量由供需双方协商确定。
当ω(B)≤0.002%时,为与宇航工业用的GH4169合金加以区别,合金牌号为GH4169A。
GH4169 热处理制度
合金具有不同的热处理制度,以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和数量,从而获得不同级别的
力学性能。合金热处理制度分3类:
Ⅰ:(1010~1065)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h 炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。
经此制度处理的材料晶粒粗化,晶界和晶内均无δ相,存在缺口敏感性,但对提高冲击性能和抵抗低温氢脆有利。
Ⅱ:(950~980)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h 炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。
经此制度处理的材料有δ相,有利于消除缺口敏感性,是最常用的热处理制度,也称为标准热处理制度。
Ⅲ:720℃±5℃,8h,以50℃/h炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。
经此制度处理后,材料中的δ相较少,能提高材料的强度和冲击性能。该制度也称为直接时效热处理制度。
GH4169 品种规格和供应状态
可以供应模锻件(盘、整体锻件)、饼、环、棒(锻棒、轧棒、冷拉棒)、板、丝、带、管、不同形状和尺寸的紧固件、d性元件等、交货状态由供需双方商定。丝材以商定的交货状态成盘状交货。
GH4169 熔炼和铸造工艺
合金的冶炼工艺分为3类:真空感应加电渣重熔;真空感应加真空电弧重熔;真空感应加电渣重熔加真空电弧重熔。可根据零件的使用要求,选择所需的冶炼工艺,满足应用要求。
GH4169 应用概况与特殊要求
制造航空和航天发动机中的各种静止件和转动件,如盘、环件、机匣、轴、叶片、紧固件、d性元件、燃气导管、密封元件等和焊接结构件;制造核能工业应用的各种d性元件和格架;制造石油和化工领域应用的零件及其他零件。
近年来,在对该合金研究不断深化和对该合金应用不断扩大的基础上,为提高质量和降低成本,发展了很多新工艺:真空电弧重熔是采用氦气冷却工艺,有效减轻铌偏析;采用喷射成型工艺,生产环件,降低生产成本和缩短生产周期;采用超塑成型工艺,扩大产品的生产范围。
GH4169 熔化温度范围 1260~1320℃。
GH4169密度 ρ=8.24g/cm3。
GH4169磁性能 合金无磁性。
GH4169相变温度
γ"相是该合金的主要强化相,其最高稳定温度是650℃,开始固熔温度为840~870℃,完全固熔温度是950℃,γ′相也是该合金的强化相,但数量少于γ"相,其析出温度是600℃,完全熔解温度是840℃;δ相的开始析出温度是700℃,析出峰温度是940℃,980℃开始熔解,完全熔解温度是1020℃。
GH4169合金组织结构
合金标准热处理状态的组织由γ基体、γ′、γ"、δ、NbC相组成。γ"(Ni3Nb)相是主要强化相,为体心四方有序结构的亚稳定相,呈圆盘状在基体中弥散共格析出,在长期时效或长期应用期间,有向δ相转变的趋势,使强度下降。γ′(Ni3(Al、Ti))相的数量次于γ"相,呈球状弥散析出,对合金起一部分强化作用。δ相主要在晶界析出,其形貌与锻造期间的终锻温度有关,终锻温度在900℃,形成针状,在晶界和晶内析出;终锻温度达930℃,δ相呈颗粒状,均匀分布;终锻温度达950℃,δ相呈短棒状,分布于晶界为主;终锻温度达980℃,在晶界析出少量针状δ相,锻件出现持久缺口敏感性。终锻温度达到1020℃或更高,锻件中无δ相析出,晶粒随之粗化,锻件有持久缺口敏感性。锻造过程中,δ相在晶界析出,能起到钉扎作用,阻碍晶粒粗化。
L相是变形GH4169合金中不允许存在的相,该相富铌,存在于铸锭枝晶间,降低铸锭初熔点,铸锭
中L相固溶温度和均匀化时间的关系。
GH4169工艺性能与要求
因GH4169合金中铌含量高,合金中的铌偏析程度与冶金工艺直接相关。电渣重熔和真空电弧熔炼的熔炼速度和电极棒的质量状态直接影响材质的优劣。熔速快,易形成富铌的黑斑;熔速慢,会形成贫铌的白斑;电极棒表面质量差和电极棒内部有裂纹,均易导致白斑的形成,所以,提高电极棒质量和控制熔速及提高钢锭的凝固速率是冶炼工艺的关键因素。为避免钢锭中的元素偏析过重,至今采用的钢锭直径不大于508mm。
均匀化工艺必须确保钢锭中的L相完全熔解。钢锭两阶段均匀化和中间坯二次均匀化处理的时间,根据钢锭和中间坯的直径而定。均匀化工艺的控制与材料中的铌偏析程度直接相关。
目前生产中采用的1160℃,20h±1180℃,44h的均匀化工艺,尚不足以消除钢锭中心的偏析,因此建议采用以下均匀化工艺:
1. 1150~1160℃,20~30h+1180~1190℃,110~130h;
2. 1160℃,24h+1200℃,70h[20]。
经均匀化处理的合金具有良好的热加工性能,钢锭的开坯加热温度不得超过1120℃。锻件的锻造工艺应根据锻件使用状况和应用要求,结合生产厂的生产条件而定。开坯和生产锻件是,中间退火温度和终锻温度必须根据零件所要求的组织状态和性能来确定,一般情况下,锻造的终锻温度控制在930~950℃之间为宜。
GH4169焊接性能
合金具有满意的焊接性能,可用氩弧焊、电子束焊、缝焊、点焊等方法进行焊接。
对直接时效状态的零部件,推荐采用惯性摩擦焊以保持其强化效果,选用合适的摩擦焊工艺参数,在保留细晶组织的同时,焊缝边缘及热影响区还可以保留强化相γ′和γ"以及δ相,因此对接头性能无明显影响,对直接时效的锻件,可在锻造状态进行摩擦焊,焊后再进行直接时效处理(制度Ⅲ),可获得持久强度很高的焊接接头。
GH4169零件热处理工艺
航空零件的热处理通常按1.5条规定的Ⅱ、Ⅲ两种制度,即标准热处理制度和直接时效热处理制度进行。再有技术依据的条件下,也可采用其他制度热处理。按标准制度热处理时,固溶处理可在950~980℃范围内,在选定的温度±10℃下进行。
GH4169表面处理工艺
必要时可对零件表面局面进行喷丸强化、孔挤压强化或螺纹滚压强化工序,使零件在交变载荷条件下工作的寿命成倍增长。
对要求喷涂耐磨封严涂层的零件,可采用等离子喷涂或爆炸喷涂工艺,以爆炸喷涂为佳,爆炸喷涂涂层与基体结合强度高,涂层致密、硬度高、孔隙率低,耐磨性好。
GH4169切削加工与磨削性能
合金可满意地进行切削加工。
机械加工时必须确保圆弧达到设计要求和平滑过渡,不允许在机械加工、装配或运输中出现尖角、坑与划伤缺口,因为在这些缺陷出,可形成过量的应力集中,在使用中会导致严重事故的发生。
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