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英科耐尔合金系列-上海真赋实业有限公司-主要不锈钢|镍基合金|钛合金等高端特种钢材 Inconel 625介绍: 625合金具有优异的耐腐蚀性和抗氧化性，从低温到980℃均具有良好的拉伸性能和疲劳性能，耐盐雾气氛下的应力腐蚀。因此，它可以广泛应用于制造航空发动机部件、航空航天结构部件和化工设备以及接触海水并承受高机械应力的场合。 外对应牌号 供货规格 圆钢、棒材、带材、板材、线材、管材供应 化学成分 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 合金在常温下的机械性能MIX 特性 A.各种腐蚀介质对氧化还原环境具有优异的耐腐蚀性 B.耐点腐蚀和缝隙腐蚀性能优异，氯化物引起的应力腐蚀不会开裂 C.硝酸、磷酸、硫酸、盐酸、硫酸和盐酸的混合酸等优异的耐无机酸腐蚀性 D.优异的耐各种无机酸混合溶液腐蚀性 E.温度达40℃时，在各种浓度的盐酸溶液中表现出良好的耐腐蚀性 F.良好的加工和焊接，无焊后开裂敏感性 G.壁温为-196~450℃压力容器制造认证 H.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标准等级VII 金相结构 625是面心立方晶格结构。当在约650℃保温足够长时间后，碳颗粒沉淀与不稳定的四元相结合，转化为稳定Ni3(Nb,Ti)斜方晶格相。当在约650℃保温足够长时间后，碳颗粒沉淀与不稳定的四元相结合，转化为稳定Ni3(Nb,Ti)斜晶格相。镍铬矩阵中的钼、铌成分在固溶强化后会提高材料的力学性能，但塑性会降低。 耐腐蚀性 625合金在许多介质中具有良好的耐腐蚀性。具有优异的抗点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和氯化物介质的侵蚀性能。硝酸、磷酸、硫酸、盐酸等具有良好的耐无机酸腐蚀性，在氧化还原环境中也具有耐碱性和有机酸腐蚀性。抗氯离子还原应力腐蚀开裂有效。在海水和工业气体环境中几乎没有腐蚀，对海水和盐溶液的耐腐蚀性很高，在高温下也是如此。焊接过程中无敏感性。在静态或循环环境中具有耐碳化和氧化性，耐氯气腐蚀。 工艺性能及要求 热加工 A.热加工温度范围115℃～900℃，冷却方法为水淬或其它快速冷却方法。 B.为获得性能和耐腐蚀性，热加工后应进行退火处理。 C.加热时，材料可直接送入加热顶点工作温度的炉子，保温时间足够（每1000）mm 的厚度需要60 快速出炉，在规定的温度范围内进行热处理。当材料温度降低到低于热加工温度时，需要重新加热. 冷加工 A.冷加工材料应退火，加工硬化率大于奥氏体铬镍不锈钢。 B.中间退火需要冷加工。 C.加工量大于15%时，热加工后退火。 焊接工艺 A.任何传统焊接工艺都适合焊接. C.焊接材料应固溶，去除氧化皮、油污和各种标记痕迹。 D.焊接前后不再需要热处理。 应用领域 软化退火后的低碳合金625广泛应用于化工行业，耐腐蚀性好，强度高，可作为薄结构部件使用。625合金可用于接触海水并承受高机械应力的场合。 A.含氯化物有机化学工艺的部件，特别是在使用酸性氯化物催化剂时 B.蒸煮器和漂白池用于制造纸浆和造纸行业 C.吸收塔、再加热器、烟气进口挡板、风扇(潮湿)、搅拌器、导流板、烟道等。烟气脱硫系统 D.用于制造酸性气体环境中的设备和部件 E.乙酸和乙酐反应发生器 F.硫酸冷凝器 本文通过一系列实验研究了550mm Inconel 625合金铸锭的组织，均匀化热处理对其组织性能的影响。结果表明，铸态合金除基体相外，由于凝固偏析，还会依次形成NbC、Laves、δ-Ni3Nb以及γ"等第二相。结果表明，铸态合金除基体相外，由于凝固偏析，还会依次形成NbC、Laves、δ-Ni3Nb以及γ"等第二相。 γ"铸锭中的完全固溶温度为 1000℃，δ沉淀相的峰值温度为 950℃，其完全固溶温度为1100℃，Laves初熔温度约为1185℃。合金铸锭的均匀化热处理工艺为：1170℃保温24h后，升温至1200℃保温26h。 Inconel 625 合金是一种耐腐蚀性优异的镍铬钼合金，广泛应用于海洋、石化、核能等行业。该合金为固溶强化耐腐蚀合金，通过冷加工可获得1万多种MPa屈服强度。 国外对该合金的研究较多，主要集中在材料焊接性[1、2]、耐腐蚀性[3]和冷热加工过程中的组织变化[4~7]上。国内李亚敏等研究了长期时效后625合金的沉淀相[8]，张谦等研究了固溶处理对热等静压Inconel 邓德伟研究了脉冲电流对合金组织和拉伸性能的影响[9]Inconel625合金裂纹尖端组织和性能的影响[10]。 随着我国高端装备制造业的发展，大锭型 625 合金需求日益迫切。国内所有相关厂家都开始大锭型 625 合金试制工作。由于该合金中有大量的易偏析 Nb、Mo 在大锭的凝固过程中，不可避免地会产生元素的偏析，从而严重影响合金的热加工性能和产品的最终性能。 因此，掌握大锭型625合金的凝固规律越来越迫切，对大锭型冶炼凝固的研究报告相对较少。 鉴于此，本文研究了550mm大锭型Inconel 为实际生产提供参考，625合金的凝固组织及其在加热过程中的变化。 1 实验方法 实验用 Inconel 625 经真空感应冶炼的合金（VIM ESR）得到的550mm 铸锭，其成分如表1所示。1:1盐酸水溶液从铸锭收缩端切割横向和纵向低倍样品 5%硝酸热腐蚀获得样品的低倍组织。采用日立S-4300冷场发射扫描电子显微镜(SEM)观察不同热处理状态下样品的显微组织。 用电解法提取沉淀相粉，然后用X射线衍射器(XRD)物相分析。电解双喷制备薄片样品，然后使用日立H-800透射电子显微镜(TEM)选区电子衍射分析观察合金中的沉淀。通过Netzsch STA 449C测得样品的DSC采用共聚焦激光扫描显微显微镜（CLSM）观察加热过程中样品的组织变化。 图1~3显示了Inconel 625合金铸锭不同部位的组织。由于Inconel 625合金含有大量合金Mo、Nb对于易偏析元素，其大锭型铸锭中必然会有树枝偏析Ni-Cr-Mo-Nb合金Inconel718研究[11，12]表明，这种合金的偏析规律是在树枝间富有Mo、Nb等元素，而枝干部分则贫穷 Mo、Nb 等元素。由图 1~3 可知，Inconel 625铸锭从边缘到心脏的偏析显著增加。 物理化学相分析表明，铸锭边缘试样的第二相主要是Ti(C,N)由枝晶偏析形成的夹杂物和夹杂物NbC相，其中部分Ti(C,N)以镁铝尖晶石为核心形核，如图4所示；铸锭R/2主要相位于铸锭中心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 组 成 式 大 致 为（Nb0.18Ti0.77Cr0.03Ni0.02）（C,N），而NbC的组成式为（Nb0.84Ti0.08Cr0.03Ni0.05）C。Ti(C,N)和NbC两相都是面心立方结构，其中Ti(C,N)形成温度高，一般在液体合金中形成；NbC是凝固过程中偏析形成的非平衡相。从组成上看，Ti(C,N)中Ti原子分数超过3/4，Nb含量仅占1/5；NbC中Nb金属原子分数约为4/5，Ti原子不到1/10。 两者在微观形态上也有明显的区别，其中Ti(C,N)相对规则的方块字形状，NbC如图5所示，偏析过程中呈深色条状或块状。Laves相主要由Ni，Cr，Mo，Nb在光学显微镜下，其他元素组成，呈白色块状。 还可以在扫描电镜下看到Laves如图6所示，相附近有大量的针状相和球状相。透射镜分析表明，针相对有序的正交结构δ-Ni3Nb相，球相是有序的四方结构γ″-Ni3Nb相，如图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）由于反应外，在剩余液体中Ni、Mo、Nb等元素浓度高，有利于δ-Ni3Nb和γ″-Ni3Nb相的形核和生长形成δ相和γ″相。这与Inconel 718合金铸锭中观察到的结果是一致的[9]。 2.2 均匀化热处理对铸锭组织性能的影响 对Inconel 625合金铸锭试样DSC分析表明，合金的熔化温度范围为1315℃~1366℃，除合金熔化峰外，在 DSC 曲线上还有一个相对较小的峰值，其放热峰对应温度为1188℃，根据合金的铸态组织，可以推断峰值为Laves相或NbC相的熔化峰。 为确定峰值对应的相，取铸态合金相试样1200℃，4h 固溶处理，合金中出现了新的固溶处理实验 Laves γ共晶组织，而 NbC 没有变化，如图9所示。 为确定峰值对应的相，取铸态合金相试样1200℃，4h 固溶处理，合金中出现了新的固溶处理实验 Laves γ共晶组织，而 NbC 没有变化，如图9所示。Laves 在这个温度下已经初熔，所以DSC曲线中1188℃所对应的是Laves熔化峰的温度。而NbC峰值不明显的原因可能是相对较小。 不同温度的合金铸锭保温1h热处理后，其组织如图10所示 所示。从图中可以看出，与铸态组织相比，900℃组织保温1小时后，δ但是，分析显著增加Laves相附近的γ″未见明显溶解；950℃时，δ分析量达到最大值，并呈针状大片分析，γ″相大量溶解；10000℃时，δ分析较多，分散细长 针状，γ″相完全溶解在基体中；1050℃时，δ与铸态组织相比，相析出量明显减少；1100℃时，δ基本溶解在基体中。上述结果表明，γ″铸锭中的完全固溶温度为1万℃，δ析出峰值温度为950℃，其完全固溶温度为1100℃。上述结果表明，γ″铸锭中的完全固溶温度为1万℃，δ析出峰值温度为950℃，其完全固溶温度为1100℃。 Laves相从1100℃随着固溶温度的升高，溶解程度开始显著增加。当固溶温度为117℃，经 1h 保温后，温后 Laves 含量已经很小了。进一步升至1185℃，合金中 Laves相出现初熔现象，经快速冷却后形成Laves γ两相共晶组织表明合金铸锭 Laves 初熔温度为1185℃左右，这与DSC测试结果是一致的。 为了设计 Inconel 625 合金锭的均匀化热处理工艺必须保证足够高的温度和足够长的时间，使偏析元素原子能够充分均匀扩散；但初始均匀化温度不能高于偏析相的初始熔化温度，因为偏析相高于温度后熔化成液相，固液两相原子扩散缓慢，不利于偏析元素的均匀化。 因此，结合上述实验结果Inconel 625合金铸锭可采用两阶段均匀化热处理工艺：1170℃保温24h后，升温至1200℃保温26h。本工艺均匀化后的组织如图11所示，经均匀处理后，合金中可见 Laves 完全溶解在组织中 有一次 MC 相 Ti(C,N)，以及少量NbC相。{n}{n}　　均匀化前后合金的力学性能如图 12 所示，由图中可以看到，经均匀化后合金的强度较铸态组织出现了显著下降，而塑性和韧性出现了大幅的提高。其延伸率达到63%，而冲击功达到314J。表3为均匀化前后合金中第二