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Inconel600合金化学成分及冷热加工性能与应用
发表于:2020-03-12 01:45:18

   Inconel 600合金于20世纪30年代问世,是镍铬合金中用量最大的一种,从20世纪50年代末到60年代初开始,此合金作为第二代耐应力腐蚀材料,代替18-8型Cr-Ni奥氏体不锈钢大量用于核反应堆的蒸发器。它兼有耐腐蚀、耐热和抗氧化且易加工、焊接等性能特点。因为成分简单又易于生产,所以它的价格在所以镍铬合金中是较低的。


 0Cr15Ni75Fe合金固溶态具有纯奥氏体组织,有时在奥氏体基体上存在着少量TiC和TiN(当合金中含钛时)。合金在540~980℃间还会有Cr7C3和Cr23C6等碳化物沿着晶界或在基体上析出。研究表明,温度高于760℃会有Cr7C3碳化物沉淀,温度低于760℃则会析出Cr23C6碳化物。


一、化学成分




                                                  Inconel 600 合金的化学成分 %
牌号CMnSiCrNiSPTiCuFe
0Cr15Ni75Fe

Inconel 600
 ≤0.15 ≤1.0 ≤0.514~17  ≥72  ≤0.015 ≤0.015加入 ≤0.056~10




二、力学性能


  Inconel 600合金的室温和低温力学性能(包括冲击、疲劳、硬度等)与一般Cr-Ni奥氏体不锈钢相近,具有良好的强度和塑、韧性的配合。此合金的高温力学性能(包括瞬时、蠕变和持久)则显优于镍含量低的一般奥氏体不锈钢,可以允许在承受载荷的条件下,在600~650℃长期使用。试验还表明在600℃长期使用后,此合金无脆化倾向。



           Inconel 600 合金的低温冲击性能
   试验方向  试验温度/℃    冲击功/J
     横向      21      86
     -79      89
   -196      82
     纵向      21     84
    -79     91
   -196    83




     Inconel 600 合金棒材的室温冲击性能
   试验状态                冲击功/J
埃左氏缺口夏比U型缺口
    冷拔   165    310
    冷拔+退火    95~135   205
    热轧    165   310
   热轧+退火  135~165   221




       Inconel 600 合金的高温冲击性能(夏比V型试样)
     温度/℃                            冲击功/J
  退火态    冷拔态
        21       243    154
       427      253     114
       538      217    117
       649      217    141
      760     208    221




            Inconel 600 合金的冲击性能(V型夏比试样)
试验温度/℃                冲击功/J
横向纵向固溶态冷拔态
2186.183.7
-7988.890.8
-19682.483.1
21
244155
430254144
540217116
650217141
760209221




                         Inconel 600 合金的室内温度力学性能
材料品种及状态σb/MPaσ0.2/MPaδ/%硬度(HRB)
棒材: 冷拔退火550~690175~34555~3565~85B
      冷拔态720~1035550~86030~1090B~30C
     热加工退火态550~690205~34555~3568~85B
      热加工态585~825240~62050~3075~95B
板材:热轧退火态550~725205~34555~3565~85B
      热轧态585~760240~45050~3080~95B
薄板:冷轧退火态550~690205~31055~35≤88
      冷轧硬化态825~1035620~86015~2≥24
带材:冷轧退火态550~690205~31055~35≤84
      冷轧回火态1000~1170825~110010~2≥34
管材:热轧态515~690175~34555~35
      热轧退火态515~690175~34555~35
      冷拔退火态550~690175~34555~35≤88
丝材:冷拔退火态550~825240~51545~20
      冷拔回火态725~930480~72535~15
      弹簧回火态1170~15151035~14455~2



三、耐蚀性能



                         Inconel 600 合金在硫酸中的腐蚀速率
浓度%腐蚀速率/mm•a–1浓度 %腐蚀速率/mm•a–1
室温沸腾温度室温沸腾温度
100.0813.429600.048__
200.0514.724700.058__
300.0645.486800.566__
400.04617.79980.188__
500.041__



                      Inconel 600 合金在盐酸中的腐蚀速率
酸浓度%温度/℃试验时间充气情况流速/m•mim–¹腐蚀速率/mm•a–¹
53020充氢气5.10.33
53020充空气5.12.46
5.930120充空气01.14
5.980120充空气018.03
58520充氢气5.140.38
58520充空气5.149.53



四、焊接性能


  Inconel 600合金焊接性能良好。它可以采用常用的焊接方法进行同材和异材焊接。对于气体保护金属弧焊接,可采用Inconel 182和132焊条。对于MIG和TIG焊接,则可用Inconel 62焊丝。



五、冷热加工及成型性能


  Inconel 600合金正常的热加工温度为871~1232℃,大变形量时,适宜温度在1038~1232℃之间,小变形量适宜温度≥871℃。由于此合金在650~871℃间有一热脆区,故热加工要避开此区间。此合金冷加工性能与Cr-Ni奥氏体不锈钢相近。但冷加工硬化速度要比不锈钢低。由于Inconel 600合金冷、热加工性能均佳,因此,合金的冷热成型性也很好,不会有任何困难。



六、热处理


  为了使合金中碳化物溶解以得到最佳的固溶效果,Inconel 600合金的固溶(退火)温度一般为1093~1149℃。此时,合金耐全面腐蚀性能和抗高温蠕变、耐持久性能最好。但是,为了得到高强度、耐疲劳、耐腐蚀的综合性能,对于室温和较低温度使用的Inconel 600合金还是以选中具有微细晶粒的热处理工艺为好,一般选用较低的热处理温度。为了提高此合金的耐高温耐高压水的氯化物以及苛性应力腐蚀性能,目前建议在固溶处理后再进行700~750℃、15h左右的时效处理(即脱敏处理)。为了消除残余应力,则以在870℃左右加热为宜。



七、应用


  此合金具有强韧、耐蚀的综合性能,广泛用于化学、石化等工业中。例如用于制造加热器、换热器、蒸发器、蒸馏釜、蒸馏塔、脂肪酸处理用冷凝器、处理松香亭酸用设备等。由于合金在高温下还具有高强度和良好的抗氧化性,因而还可用于热处理工业,制造各种结构件。在核动力工业中,Inconel 600合金具有良好的耐高温耐高压水的腐蚀性能,因此它也是用于压水堆核电厂的重要结构材料,当用于蒸发器传热管时,管材生产不仅需固溶处理且需进行中温脱敏处理且U型管小R段尚未消除残余应力。此合金还可用于压水堆核反应堆容器上的封头和底封头的穿透件。


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