inconel625鎳合金密度硬度化學成分
Inconel 625介紹:
625合金具有優(yōu)良的耐腐蝕和抗氧化性能，從低溫到980℃均具有良好的拉伸性能和疲勞性能，并且耐鹽霧氣氛下的應力腐蝕。因此，可廣泛用于制造航空發(fā)動機零部件、宇航結(jié)構(gòu)部件和化工設備和接觸海水并承受高機械應力的場合。
外對應牌號
供貨規(guī)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，F(xiàn)e：≤5.0，Nb：3.15~4.15
物理性能
常溫下合金的機械性能的MIX
特性
A.對氧化和還原環(huán)境的各種腐蝕介質(zhì)都具有非常出色的抗腐蝕能力
B.優(yōu)秀的抗點腐蝕和縫隙腐蝕的能力，并且不會產(chǎn)生由于氯化物引起的應力腐蝕開裂
C.優(yōu)秀的耐無機酸腐蝕能力，如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸以及硫酸和鹽酸的混合酸等
D.優(yōu)秀的耐各種無機酸混合溶液腐蝕的能力
E.溫度達40℃時，在各種濃度的鹽酸溶液中均能表現(xiàn)出很好的耐蝕性能
F.良好的加工性和焊接性，無焊后開裂敏感性
G.具有壁溫在-196～450℃的壓力容器的制造認證
H.經(jīng)美國腐蝕工程師協(xié)會NACE 標準認證（MR-01-75）符合酸性氣體環(huán)境使用的標準等級VII
金相結(jié)構(gòu)
625為面心立方晶格結(jié)構(gòu)。當在約650℃保溫足夠長時間后，將析出碳顆粒和不穩(wěn)定的四元相并將轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的Ni3(Nb,Ti)斜方晶格相。固溶強化后鎳鉻矩陣中的鉬、鈮成分將提高材料的機械性能，但塑性會有所降低。
耐腐蝕性
625合金在很多介質(zhì)中都表現(xiàn)出好的耐腐蝕性。在氯化物介質(zhì)中具有出色的抗點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和侵蝕的性能。具有很好的耐無機酸腐蝕性，如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸等，同時在氧化和還原環(huán)境中也具有耐堿和有機酸腐蝕的性能。有效的抗氯離子還原性應力腐蝕開裂。在海水和工業(yè)氣體環(huán)境中幾乎不產(chǎn)生腐蝕，對海水和鹽溶液具有很高的耐腐蝕性，在高溫時也一樣。焊接過程中無敏感性。在靜態(tài)或循環(huán)環(huán)境中都具有抗碳化和氧化性，并且耐含氯的氣體腐蝕。
工藝性能與要求
熱加工
A.熱加工溫度范圍1150℃～900℃，冷卻方式為水淬或其他快速冷卻方式。
B.為得到性能和耐腐蝕性，熱加工后要進行退火處理。
C.加熱時，材料可以直接送入已升溫頂點工作溫度的爐子中，保溫足夠的時間后(每100mm 的厚度需要60 分鐘保溫時間)迅速出爐，在規(guī)定的溫度范圍的高溫段進行熱加工。當材料溫度降到低于熱加工溫度時，需重新加熱.
冷加工
A.冷加工材料應為退火態(tài)，加工硬化率比奧氏體鉻鎳不銹鋼大。
B.冷加工時，需進行中間退火。
C.當加工量大于15%時，熱加工后要進行退火處理。
焊接工藝
A.適合采用任何傳統(tǒng)焊接工藝焊接.
C.待焊接的材料應為固溶處理態(tài)，去除氧化皮、油污和各種標記印痕。
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廣泛的應用于化工流程工業(yè)，好的耐腐蝕性和高強度使之能作為較薄的結(jié)構(gòu)部件。625合金可以應用于接觸海水并承受高機械應力的場合。
A.含氯化物的有機化學流程工藝的部件，尤其是在使用酸性氯化物催化劑的場合
B.用于制造紙漿和造紙工業(yè)的蒸煮器和漂白池
C.煙氣脫硫系統(tǒng)中的吸收塔、再加熱器、煙氣進口擋板、風扇（潮濕）、攪拌器、導流板以及煙道等
D.用于制造應用于酸性氣體環(huán)境的設備和部件
E.乙酸和乙酐反應發(fā)生器
F.硫酸冷凝器
摘?要?：研究?了沉積路徑對等離子弧快速成形?Incone1625合金組織 及性能 的影 響 ，分 析了不 同沉積 路徑條 件下沉 積態(tài)組織 的生長機制．
結(jié)果表 明 ，沉積路徑對組織特征 的影 響機理主要表現(xiàn)為不 同的熱輸入 和散 熱方 向 ，導致 了不 同溫度梯度 ，從 而影 響組織 生長的延續(xù)性 ，正反交替 路徑獲得最佳 的成形質(zhì)量和力 學性能 ，交叉路 徑雖然 導致 了組 織的交替生長 ，促進 了層 內(nèi)區(qū)域 細小的枝晶的生成和 Laves相的彌散析 出，但 在層 與層邊界處 ，嚴 重的元素偏析 ，大 量 脆性 相的析 出以及枝 晶的粗化使力學性 能沒有 大幅度提高．
增材制造快速成形技術(shù)因無需模具加工能夠大?幅縮短生產(chǎn)周期?，提高生產(chǎn)效率?，并且可節(jié)約材料和?生產(chǎn)成本?，因此?近幾?年該?技術(shù)?受?到廣?泛關(guān)?注．Inconel625作為一 種 固溶時效強化合金 ，由于具有優(yōu)異 的力學性能和耐蝕性 能 I4 ，因此廣泛 的應 用于 各種工業(yè)耐蝕性氣氛條件下．
對于?625合金 的快速 成形的研究 ，目前主要集 中在激光快速成形工藝及 組織性能優(yōu)化方 面，例如法 國 Thivillon等人 利用 激光快速成形技術(shù)制備 了 Incone1625合金零件 ，分析結(jié)果顯示?由于激光快速成形更高的冷卻速率導致?過冷度增加?，組織的形核率增加?，因此枝?晶組織更加?細?。?/strong>
研究?了工藝參數(shù)對激?光快速成形?Incone1625合金組織和力學性能的影響 規(guī)律 ，沉積態(tài)組織為枝晶和胞狀晶的混合形態(tài) ，工藝 參數(shù)不但影 響沉積 的效 率 ，而且影 響組織 的形 態(tài)．
加拿大?Theriauh等人 研究 了熱輸入大小對激光快 速成形 Inconel 625合金組織 和力學性 能的影響規(guī) 律 ，
結(jié)果表?明，低的熱輸入量獲得的組織更加細小?，?進而獲得了更高的拉伸性能和疲勞強度．雖然?目前?對于激光快速成形?Incone1625合金 的研究 較多 ，但 大多針對枝晶組織 的生長特征 ，而對 于組織 中的元 素偏析和析出相的演 變特征研究并不深入 ，并且弧 焊快速成形該合金的組織性能的研究仍鮮有報道．
文中采用的脈?沖等離子弧快?速成形技術(shù)?，具有?能量密度集?中，熱輸入可控等特點，結(jié)合脈沖電流對?熔池的攪拌作用?，有利于優(yōu)化組織及性能?，同時提高?成形的效率?，降低加工成本?，是一種成形?625合金零 件性價 比較高的工藝方法．利用所建立的機器人等 離子焊接快速成形 系統(tǒng) ，成功制備 了 Inconel 625合 金試樣 ，通過各種表征手段重點分析沉積路徑對快 速成形試樣組織及性能的影 響規(guī) 律 ，最終獲得最佳 的成形工藝．
1 試驗方 法
等離子弧快速?成形試?驗所用?的基板?為?Q235A 鋼 ，尺寸為 140 mm×100 mm×10 mm．試驗前 ，將 基板表面打磨光亮 ，并用丙酮進行除油處理 ，最終烘 干．各種零件的制備是以 Incone1625焊絲(直徑 1．2 mm)為成形材料 ，其化學成分如表 1所示．
試驗采用的等離子弧快速成形工藝參?數(shù)如表?2所示?，兩?種成?形?路?徑?示?意?圖?如?網(wǎng)1所 示．
利?用?線?切?割切取沉積試樣的橫?、縱?截面，通?過研磨?，拋光和腐?蝕制?備金?相試樣?，試?樣?的腐蝕?溶?液選?用?10％ CrO 水 溶液 ，在不銹鋼片作 陰極 ，電流 為 0．5 A的條件下 ， 腐蝕 20 S．利 用 GX5l光 學 微 鏡 ，Philips Quant200 掃捕 電鏡觀察 沉 積態(tài) 組織 特 征 以及 拉 伸試 樣 的 斷 口 形貌 ，拉伸試驗采用 國家標準 GB／T22 8．1—20l0進行試驗設計?，在?SANS5504拉伸試驗機上進行測試 ．
2 試 驗結(jié)果 與分析
2．1 沉 積路 徑對 組織 特征 的影 響 2所示 為正反 交替 和交 叉路 徑 成彤 的試樣 橫 截 面宏 觀組 織形 貌 ，圖 2a所 示 為正 反交 替試 樣 的組 織 特征 ，可 以看 到 ，相 鄰?層?之?間?的?焊?道?相?互?交?替?，相?鄰焊?道?和沉?積層?之?問具?有?清?晰?的?搭?接?邊界?，焊?道?的?連續(xù)?搭接?使得?柱狀?枝?晶組織?沿?著沉?積?高?度方?向呈現(xiàn)?定?向生?長特征?，并?且?大量?枝?品會?連?續(xù)?生?長而?穿?過?幾?個沉?積層?．
交叉?路徑?的組?織?形?貌?如?圖?2b所 示 ，焊 道 交 叉的特 征 清晰 可 ，同正 反 交替 路徑 相 比 ，粗 大枝 品的數(shù)量 減 少 ，焊 道 內(nèi) 部 大部 分 區(qū)域 現(xiàn) 了細 小 的 柱狀 品．
圖?3所示為正反交替和交 叉路徑 試樣 的微觀組 織特征 ，其 中罔 3a幣¨3b所示為正反交替層 間過 渡
組?織?，根據(jù)?文?獻?可?知?大?量?細?小?的?Laves相 、6相 和 MC顆 粒 彌 敞 分 布 在 細 小 的胞 狀 晶 間 隙 。
而 對 于交叉路徑的層問過渡 區(qū)的組織與前者 明顯不 同，?如?圖?4a干¨4b所示 ，首 先枝 品較 為粗 大 ，另外 更 多數(shù) 量 的 MC、Laves相 和8相 在 枝 品間 隙連續(xù)析 出 ，說 明 了合金元素在層間過渡區(qū)嚴重偏析．
不?同沉?積路徑的組織生長機理圖5所示為兩種成形路徑條件下枝晶的生長機制示 意 其為第 n層 的 成 形 方 向 ， 為第 n+I層 的成形 方 向 ，結(jié) 晶速 度 為 ，
散?熱?量?為?Q，由 于組 織 的生 K特 征 與 沉 積 過 程 的 散 熱 方 向 ，溫 度 梯 度和冷卻速率有關(guān) ，采用正反交替路徑成形時 ，枝 晶 的生 長機 制 如 圖 5a所 示 ，熔 池 的散熱 方 向垂 直 于結(jié) 品等 溫 面 ，與 結(jié) 晶方 向相反 。
同時受?熔池?的形?態(tài)影?響，并與沉積層表面成?一定角度?0，而在沉積高度方 向 的溫度 梯度 要大 于 掃 捕 方 向 ，閑此 枝 晶主 要 沿 著 沉積高度方向定 向生 長，而在相鄰層之 間的枝 晶生 長方向略發(fā)生了變化 ，這是 【大]為在正反交替成形過 程 中熱輸 入 的方 向是 一 致 的 ，而 前一 層 和 后 一 層 的 散 熱 方 向足 不 同 的 ，
這?主要?是?由?于前?一?層?和后?一?層?成彤過程?『fJ熔池 的形態(tài)不 同，使得結(jié) 晶等溫 面的法 線方向發(fā)生變化 ，岡此散熱 方向發(fā)生了改變 ，最終導 致 了柱狀枝品在相鄰層 內(nèi)的生長方 向不 同，但整體?方?向是沿?著?沉積?高度?方?向
交叉路徑的組織形?態(tài)與?正反交替路?徑相差?很大?，前?后?兩層?的?組?織呈?現(xiàn)?為?交?替長方?式?，如?圖?5所示 ．
組織?特征?的不?同主?要?南散?熱?方?式?的差?別?引?起?的?12，后一 層在 沉 積 過 程 中 ，電弧 的掃 捕 方 向 和 前?一?層是垂直的，因此前后兩層的熱輸入方?向和散熱?方?向均發(fā)?生?了變?化?，另?外?溫?度?梯?度?的?方?向?也發(fā)?生?相應的變化?，使得前一層的組織生?長成為細小胞狀品，?導致?了組?織生?長失?去?了連?續(xù)?的?特征?。
另?外?在交?義路?徑沉?積過?程?中?，層?與層交?界處?，F(xiàn)}1于處 于后 一層 熔 池 的底部 ，散熱條件較差 ，使得 冷卻速 率較慢 ，從 In 導 致了嚴重的元素偏析 ，Laves相和 8相大量析出．
2．3 沉 積路徑 對成 形試 樣 力學性 能 的影 響
對兩?種?沉?積?路?徑?成?形?的?試?樣?進?行?拉?伸?性?能?測?試?，在試驗?過?程?中?，正?反交?替?的?載?荷?方?向?為?掃?描?方?向?，交?叉路?徑?為?沿?著?長?焊?道?方?向．
表?3所 示 為 兩 種 沉積路徑試樣 的平均室溫抗 拉強度 ，屈服強度及斷 后伸 長率 的 測 試 結(jié) 果．結(jié) 果 表 明 ，正 反 交 替 的抗 拉 強度 和屈 服強 度 略 高 于 交 叉路 徑 試樣 ，而 斷 后 伸 長 率 相 當．
圖?6所 示 為正反 交 替 和交 又 路 徑 的拉 伸 試 樣 斷 口形 貌 ，可 以看 到 ，斷 口均 呈 現(xiàn) 細 小 的韌 窩 形
貌?，為韌性?斷?裂?，但?交?叉路徑?rf1fI；現(xiàn) 了一道 略粗 大 的 韌窩區(qū)，分析斷 裂主要發(fā)生 層與層結(jié)合處．
兩種?路徑拉?伸性?能?的不?同是?由各?自對?應?的組?織?特征?決?定?的?，正反交替試樣，層?間結(jié)合處細小致密的組織?，使得力?學性?能得?到提?高．
交?叉路?徑?雖?然導?致?了組?織?的?交替生長?，促進?了層?內(nèi)區(qū)域細小枝?晶的生成和Laves 相的彌散析 出，但在層與層 邊界處 ，嚴重 的元素偏 析 ，大量脆性相的析 出以及枝晶的粗化是導致 斷裂 的主要 岡素 ，也 是 力學 性 能 沒 有 大 幅 度提高的根本原岡．
3 結(jié) 論
(1)正反交替路徑組織呈現(xiàn)沿著沉積高度方 向
連續(xù)?定?向生?長特征?，層?層過?渡?區(qū)組?織較?為?細小?致?密?，?而?交叉路?徑?雖?然導致?了組?織?的?交替?生?長?，促?進?了層?內(nèi)區(qū)域?細小?的?枝?晶?的?生?成?和?Laves相 的彌 散 析 出 ，但在層與層邊界處 ，脆性相 大量析 出以及枝 晶變得 粗大 ，元素偏析嚴重．
(2)沉積 路徑 對組 織特 征 的影 響 機理 主 要 表現(xiàn) 為不同的熱輸入和散熱方 向，導致 了不同溫度梯度 ， 從而 影 響組織 生長 的延 續(xù)性 ．
(3)力學測試結(jié)果顯示 ，正反交替路 徑獲得 了 最佳的拉伸性能 ，而交叉路徑略低的主要 原岡是層 層過渡區(qū)組織 的粗化 ，從而使得斷裂易于發(fā)生在該 區(qū)域 ．
