英科耐爾合金系列-上海真賦實業有限公司-主要不銹鋼|鎳基合金|鈦合金等高端特種鋼材 Inconel 625介紹: 625合金具有優異的耐腐蝕性和抗氧化性，從低溫到980℃均具有良好的拉伸性能和疲勞性能，耐鹽霧氣氛下的應力腐蝕。因此，它可以廣泛應用于制造航空發動機部件、航空航天結構部件和化工設備以及接觸海水并承受高機械應力的場合。 外對應牌號 供貨規格 圓鋼、棒材、帶材、板材、線材、管材供應 化學成分 C：≤0.10，Mn：≤0.50，Si：≤0.50，P：≤0.015，S：≤0.015，Cr：20.0~23.0，Ni：54.0~60.0，Mo：8.0~10.0，Ti：≤0.40，Al：≤0.40，Fe：≤5.0，Nb：3.15~4.15 物理性能 合金在常溫下的機械性能MIX 特性 A.各種腐蝕介質對氧化還原環境具有優異的耐腐蝕性 B.耐點腐蝕和縫隙腐蝕性能優異，氯化物引起的應力腐蝕不會開裂 C.硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸、硫酸和鹽酸的混合酸等優異的耐無機酸腐蝕性 D.優異的耐各種無機酸混合溶液腐蝕性 E.溫度達40℃時，在各種濃度的鹽酸溶液中表現出良好的耐腐蝕性 F.良好的加工和焊接，無焊后開裂敏感性 G.壁溫為-196~450℃壓力容器制造認證 H.美國腐蝕工程師協會NACE 標準認證（MR-01-75)符合酸性氣體環境使用標準等級VII 金相結構 625是面心立方晶格結構。當在約650℃保溫足夠長時間后，碳顆粒沉淀與不穩定的四元相結合，轉化為穩定Ni3(Nb,Ti)斜方晶格相。當在約650℃保溫足夠長時間后，碳顆粒沉淀與不穩定的四元相結合，轉化為穩定Ni3(Nb,Ti)斜晶格相。鎳鉻矩陣中的鉬、鈮成分在固溶強化后會提高材料的力學性能，但塑性會降低。 耐腐蝕性 625合金在許多介質中具有良好的耐腐蝕性。具有優異的抗點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和氯化物介質的侵蝕性能。硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸等具有良好的耐無機酸腐蝕性，在氧化還原環境中也具有耐堿性和有機酸腐蝕性。抗氯離子還原應力腐蝕開裂有效。在海水和工業氣體環境中幾乎沒有腐蝕，對海水和鹽溶液的耐腐蝕性很高，在高溫下也是如此。焊接過程中無敏感性。在靜態或循環環境中具有耐碳化和氧化性，耐氯氣腐蝕。 工藝性能及要求 熱加工 A.熱加工溫度范圍115℃～900℃，冷卻方法為水淬或其它快速冷卻方法。 B.為獲得性能和耐腐蝕性，熱加工后應進行退火處理。 C.加熱時，材料可直接送入加熱頂點工作溫度的爐子，保溫時間足夠（每1000）mm 的厚度需要60 快速出爐，在規定的溫度范圍內進行熱處理。當材料溫度降低到低于熱加工溫度時，需要重新加熱. 冷加工 A.冷加工材料應退火，加工硬化率大于奧氏體鉻鎳不銹鋼。 B.中間退火需要冷加工。 C.加工量大于15%時，熱加工后退火。 焊接工藝 A.任何傳統焊接工藝都適合焊接. C.焊接材料應固溶，去除氧化皮、油污和各種標記痕跡。 D.焊接前后不再需要熱處理。 應用領域 軟化退火后的低碳合金625廣泛應用于化工行業，耐腐蝕性好，強度高，可作為薄結構部件使用。625合金可用于接觸海水并承受高機械應力的場合。 A.含氯化物有機化學工藝的部件，特別是在使用酸性氯化物催化劑時 B.蒸煮器和漂白池用于制造紙漿和造紙行業 C.吸收塔、再加熱器、煙氣進口擋板、風扇(潮濕)、攪拌器、導流板、煙道等。煙氣脫硫系統 D.用于制造酸性氣體環境中的設備和部件 E.乙酸和乙酐反應發生器 F.硫酸冷凝器 本文通過一系列實驗研究了550mm Inconel 625合金鑄錠的組織，均勻化熱處理對其組織性能的影響。結果表明，鑄態合金除基體相外，由于凝固偏析，還會依次形成NbC、Laves、δ-Ni3Nb以及γ"等第二相。結果表明，鑄態合金除基體相外，由于凝固偏析，還會依次形成NbC、Laves、δ-Ni3Nb以及γ"等第二相。 γ"鑄錠中的完全固溶溫度為 1000℃，δ沉淀相的峰值溫度為 950℃，其完全固溶溫度為1100℃，Laves初熔溫度約為1185℃。合金鑄錠的均勻化熱處理工藝為：1170℃保溫24h后，升溫至1200℃保溫26h。 Inconel 625 合金是一種耐腐蝕性優異的鎳鉻鉬合金，廣泛應用于海洋、石化、核能等行業。該合金為固溶強化耐腐蝕合金，通過冷加工可獲得1萬多種MPa屈服強度。 國外對該合金的研究較多，主要集中在材料焊接性[1、2]、耐腐蝕性[3]和冷熱加工過程中的組織變化[4~7]上。國內李亞敏等研究了長期時效后625合金的沉淀相[8]，張謙等研究了固溶處理對熱等靜壓Inconel 鄧德偉研究了脈沖電流對合金組織和拉伸性能的影響[9]Inconel625合金裂紋尖端組織和性能的影響[10]。 隨著我國高端裝備制造業的發展，大錠型 625 合金需求日益迫切。國內所有相關廠家都開始大錠型 625 合金試制工作。由于該合金中有大量的易偏析 Nb、Mo 在大錠的凝固過程中，不可避免地會產生元素的偏析，從而嚴重影響合金的熱加工性能和產品的最終性能。 因此，掌握大錠型625合金的凝固規律越來越迫切，對大錠型冶煉凝固的研究報告相對較少。 鑒于此，本文研究了550mm大錠型Inconel 為實際生產提供參考，625合金的凝固組織及其在加熱過程中的變化。 1 實驗方法 實驗用 Inconel 625 經真空感應冶煉的合金（VIM ESR）得到的550mm 鑄錠，其成分如表1所示。1:1鹽酸水溶液從鑄錠收縮端切割橫向和縱向低倍樣品 5%硝酸熱腐蝕獲得樣品的低倍組織。采用日立S-4300冷場發射掃描電子顯微鏡(SEM)觀察不同熱處理狀態下樣品的顯微組織。 用電解法提取沉淀相粉，然后用X射線衍射器(XRD)物相分析。電解雙噴制備薄片樣品，然后使用日立H-800透射電子顯微鏡(TEM)選區電子衍射分析觀察合金中的沉淀。通過Netzsch STA 449C測得樣品的DSC采用共聚焦激光掃描顯微顯微鏡（CLSM）觀察加熱過程中樣品的組織變化。 圖1~3顯示了Inconel 625合金鑄錠不同部位的組織。由于Inconel 625合金含有大量合金Mo、Nb對于易偏析元素，其大錠型鑄錠中必然會有樹枝偏析Ni-Cr-Mo-Nb合金Inconel718研究[11，12]表明，這種合金的偏析規律是在樹枝間富有Mo、Nb等元素，而枝干部分則貧窮 Mo、Nb 等元素。由圖 1~3 可知，Inconel 625鑄錠從邊緣到心臟的偏析顯著增加。 物理化學相分析表明，鑄錠邊緣試樣的第二相主要是Ti(C,N)由枝晶偏析形成的夾雜物和夾雜物NbC相，其中部分Ti(C,N)以鎂鋁尖晶石為核心形核，如圖4所示；鑄錠R/2主要相位于鑄錠中心NbC相和Laves相。EDS三相成分的分析如表2所示 所 示 。 其 中 Ti（C,N）的 組 成 式 大 致 為（Nb0.18Ti0.77Cr0.03Ni0.02）（C,N），而NbC的組成式為（Nb0.84Ti0.08Cr0.03Ni0.05）C。Ti(C,N)和NbC兩相都是面心立方結構，其中Ti(C,N)形成溫度高，一般在液體合金中形成；NbC是凝固過程中偏析形成的非平衡相。從組成上看，Ti(C,N)中Ti原子分數超過3/4，Nb含量僅占1/5；NbC中Nb金屬原子分數約為4/5，Ti原子不到1/10。 兩者在微觀形態上也有明顯的區別，其中Ti(C,N)相對規則的方塊字形狀，NbC如圖5所示，偏析過程中呈深色條狀或塊狀。Laves相主要由Ni，Cr，Mo，Nb在光學顯微鏡下，其他元素組成，呈白色塊狀。 還可以在掃描電鏡下看到Laves如圖6所示，相附近有大量的針狀相和球狀相。透射鏡分析表明，針相對有序的正交結構δ-Ni3Nb相，球相是有序的四方結構γ″-Ni3Nb相，如圖6所示。由于Inconel 625合金中Nb、Mo含量高，除凝固后期液相外L→（γ Laves）由于反應外，在剩余液體中Ni、Mo、Nb等元素濃度高，有利于δ-Ni3Nb和γ″-Ni3Nb相的形核和生長形成δ相和γ″相。這與Inconel 718合金鑄錠中觀察到的結果是一致的[9]。 2.2 均勻化熱處理對鑄錠組織性能的影響 對Inconel 625合金鑄錠試樣DSC分析表明，合金的熔化溫度范圍為1315℃~1366℃，除合金熔化峰外，在 DSC 曲線上還有一個相對較小的峰值，其放熱峰對應溫度為1188℃，根據合金的鑄態組織，可以推斷峰值為Laves相或NbC相的熔化峰。 為確定峰值對應的相，取鑄態合金相試樣1200℃，4h 固溶處理，合金中出現了新的固溶處理實驗 Laves γ共晶組織，而 NbC 沒有變化，如圖9所示。 為確定峰值對應的相，取鑄態合金相試樣1200℃，4h 固溶處理，合金中出現了新的固溶處理實驗 Laves γ共晶組織，而 NbC 沒有變化，如圖9所示。Laves 在這個溫度下已經初熔，所以DSC曲線中1188℃所對應的是Laves熔化峰的溫度。而NbC峰值不明顯的原因可能是相對較小。 不同溫度的合金鑄錠保溫1h熱處理后，其組織如圖10所示 所示。從圖中可以看出，與鑄態組織相比，900℃組織保溫1小時后，δ但是，分析顯著增加Laves相附近的γ″未見明顯溶解；950℃時，δ分析量達到最大值，并呈針狀大片分析，γ″相大量溶解；10000℃時，δ分析較多，分散細長 針狀，γ″相完全溶解在基體中；1050℃時，δ與鑄態組織相比，相析出量明顯減少；1100℃時，δ基本溶解在基體中。上述結果表明，γ″鑄錠中的完全固溶溫度為1萬℃，δ析出峰值溫度為950℃，其完全固溶溫度為1100℃。上述結果表明，γ″鑄錠中的完全固溶溫度為1萬℃，δ析出峰值溫度為950℃，其完全固溶溫度為1100℃。 Laves相從1100℃隨著固溶溫度的升高，溶解程度開始顯著增加。當固溶溫度為117℃，經 1h 保溫后，溫后 Laves 含量已經很小了。進一步升至1185℃，合金中 Laves相出現初熔現象，經快速冷卻后形成Laves γ兩相共晶組織表明合金鑄錠 Laves 初熔溫度為1185℃左右，這與DSC測試結果是一致的。 為了設計 Inconel 625 合金錠的均勻化熱處理工藝必須保證足夠高的溫度和足夠長的時間，使偏析元素原子能夠充分均勻擴散；但初始均勻化溫度不能高于偏析相的初始熔化溫度，因為偏析相高于溫度后熔化成液相，固液兩相原子擴散緩慢，不利于偏析元素的均勻化。 因此，結合上述實驗結果Inconel 625合金鑄錠可采用兩階段均勻化熱處理工藝：1170℃保溫24h后，升溫至1200℃保溫26h。本工藝均勻化后的組織如圖11所示，經均勻處理后，合金中可見 Laves 完全溶解在組織中 有一次 MC 相 Ti(C,N)，以及少量NbC相。{n}{n}　　均勻化前后合金的力學性能如圖 12 所示，由圖中可以看到，經均勻化后合金的強度較鑄態組織出現了顯著下降，而塑性和韌性出現了大幅的提高。其延伸率達到63%，而沖擊功達到314J。表3為均勻化前后合金中第二