INConEL 718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、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。
标准对照
中国 | GB/T14992-2005 | GH169(GH4169) |
美国 | ASTM | Inconel718 |
UNS NO7718 | ||
欧洲 | EN 10088-1 | 2.4668 |
NiCr19Fe19Nb5 | ||
法国 | AFNOR | NC19FeNb |
成分规范
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INConEL 718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INConEL 718合金加以区别,合金牌号为INConEL 718A。
类别 | C | Cr | Ni | Co | Mo | Al | Ti | Fe | ||||||||
标准 | ≤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 | ||||||||
优质 | 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 | ||||||||
高纯 | 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 | ||||||||
类别 | Nb | B | Mg | Mn | Si | P | S | Cu | Ca | |||||||
不大于 | ||||||||||||||||
标准 | 4.75~5.50 | 0.006 | 0.01 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 0.30 | 0.01 | |||||||
质 | 5.00~5.50 | 0.006 | 0.01 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 0.30 | 0.01 | |||||||
高纯 | 5.00~5.50 | 0.006 | 0.005 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.002 | 0.30 | 0.005 | |||||||
续表1-1 %
类别 | Bi | Sn | Pb | Ag | Se | Te | Tl | N | O |
不大于 | |||||||||
标准 | --- | --- | 0.0005 | --- | 0.0003 | --- | --- | --- | --- |
优质 | 0.001 | 0.005 | 0.001 | 0.001 | 0.0003 | --- | --- | 0.01 | 0.01 |
高纯 | 0.00003 | 0.005 | 0.001 | 0.001 | 0.0003 | 0.00005 | 0.0001 | 0.01 | 0.005 |
热处理制度
1. 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:
① (1010~1065)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以55℃/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。
② (950~980)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以55℃/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。
③ 720℃±5℃,8h,以55℃/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。该制度也称为直接效热处理制度。
2.因INConEL 718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。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。均匀化工艺的控制与材料中的铌偏析程度直接相关,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+1195℃,70h[20]。
应用领域
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、弹性元件、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弹性元件和格架;制造石油和化工领域应用的零件及其他零件。
物理性能
规格 d/mm | 取样方向 | θ/℃ | 拉伸性能 不小于 | HBS | 持久性能 | |||||
σP0.2/MPa | σb/MPa | δ5/% | ψ/% | σ/MPa | t/h | δ5/% | ||||
≤125 | 纵向 | 20 650 | 1030 860 | 1280 1000 | 12 12 | 15 15 | ≥346 --- | --- 690 | --- ≥25 | --- ≥5 |
126~200 | 横向 | 20 650 | 1030 860 | 1240 965 | 6 6 | 8 8 | --- --- | --- 690 | --- ≥25 | --- --- |
>200 | 横向 | 20 650 | 1020 800 | 1230 900 | 6 6 | 8 8 | --- --- | --- 690 | --- ≥25 | --- --- |
注:热处理制度:②
锻造加热温度/℃ | 20℃拉伸性能 | 650℃拉伸性能 | 650℃,690MPa持久性能 | ||||||||
顶锻 | 终锻 | σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | φ/% | σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | φ/% | t/h | δ5/% |
1050 1020 1020 1020 | 1000 980 1000 1020 | 1340 1405 1375 1420 | 1040 1100 1035 1150 | 22.5 20.5 23.5 23.2 | 52.2 44.7 51.5 42.7 | 1115 1130 1125 1128 | 957 955 920 965 | 18.8 22.4 17.2 18.6 | 22.2 29.5 21.5 25.5 | 48 52 57 43 | 5.2 11.2 5.5 12.8 |
生产执行标准
标准 | 棒材 | 锻件 | 板(带)材 | 丝材 | 管材 |
ASTM | ASTM B637 | ASTM B637 | ASTM B670 | ||
AMS | AMS5662 | AMS5662 | AMS5596 | AMS5832 | AMS5589 |
AMS5663 | AMS5663 | AMS5597 | AMS5590 | ||
AMS5664 | AMS5664 | ||||
ASME | ASME SB637 | ASME SB637 |