Inconel 718簡介：

Inconel 718是沉淀強化的鎳基高溫高強合金Inconel 718在－253～700℃溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能，650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的首位，并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能，以及良好的加工性能、焊接性能和長期組織穩(wěn)定性，能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件，在宇航、核能、石油工業(yè)中，在上述溫度范圍內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。

前言

Inconel718合金是一種時效硬化的Fe-Cr-Ni基變形高溫合金，由γ基體、NbC、Y'、Y"δ相組成。Y"相是合金中的主要強化相，在高溫和長時間作用下易轉(zhuǎn)變成δ相。Y'相數(shù)量僅次于γ"相，起一定的強化作用。根據(jù)不同零件的使用條件提出了相應(yīng)的組織和性能要求，形成了標(biāo)準(zhǔn)(STD)、高強(HS)、直接時效(DA)3種形變熱處理工藝[1]。用DA工藝生產(chǎn)的零件，其晶粒細(xì)小均勻，具有很高的強度、塑性、低周疲勞(LCF)性能和抗裂紋擴展能力。

Y.Desvallees研究表明，相的存在引起Y'γ”相的減少，使得屈服強度降低，δ相析出位置是空洞易形成和長大的地方，使低周疲勞性能降低，疲勞壽命縮短；同時還認(rèn)為，當(dāng)δ相按一定取向呈片狀分布時，能提高抗裂紋擴展能力和控制材料加工過程中的晶粒長大傾向。LI Shuqi研究表明，采用DA工藝晶界上δ相的析出有助于阻止晶內(nèi)裂紋的擴展，同時由于δ相的析出消耗了基體合金元素Nb,使得析出區(qū)的周圍出現(xiàn)了γ'、γ"相的貧化區(qū)，當(dāng)出現(xiàn)裂紋時裂紋尖端產(chǎn)生的應(yīng)力集中在γ'、γ"相貧化區(qū)釋放，這樣就抑制了裂紋的進一步擴展。

根據(jù)生產(chǎn)實際需要和特定使用要求可以通過調(diào)整晶粒的大小及其Y'、Y"δ相數(shù)量的合理匹配來滿足特定要求下的強度、塑性、高溫蠕變和持久性能及低周疲勞性能。本文采用X射線衍射定量相分析法[4~6]和掃描電子顯微鏡(SEM)技術(shù)，研究了采用直接時效(DA)工藝在不同時效溫度下Inconel718合金中析出相的變化特點，確定了最佳時效工藝。

1?試驗材料與方法

試驗用材料成分見表1,將φ30mm熱軋棒材在980 ℃固溶1h后軋成16mm厚的板材立即水冷。為了研究不同時效制度對組織的影響，采用3種工藝(分級時效之間的降溫速度都為?55℃h):①750℃×8h+650℃×8h;②720℃×8h+620 ℃×8h;③690℃×8h+620℃×8h。用KYKY2000掃描電子顯微鏡(SEM)進行組織觀察。金相腐蝕劑使用100mL乙醇+100mL鹽酸+5g氯化銅溶液。在D/max-rB型衍射儀上(Cur Ka靶)進行X射線衍射測定，奧氏體的點陣常數(shù)精確測定采用了Nelsom Riley外推函數(shù)法[6]。

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2試驗結(jié)果及討論

圖1為Inconel 718合金在不同工藝直接時效狀態(tài)的顯微組織。從圖1分析可知，由于未經(jīng)過高溫固溶處理，因此晶粒較小。根據(jù)晶粒度金相評級標(biāo)準(zhǔn)可知，在750℃×8h+650℃×8h狀態(tài)下其晶粒度大約為11級，見圖1a;在720℃×8h+620℃×8h狀態(tài)下，其晶粒度大約為13級，見圖1b;在690℃×8h+620℃×8h狀態(tài)下，晶粒度大約為12級，見圖1c。750℃×8h+650℃×8h直接時效狀態(tài)下(圖1a),δ相分布在晶界上呈顆粒狀，有的成不連續(xù)短棒狀，沿著晶界或由晶界長向晶內(nèi)，同時，晶內(nèi)也有少量的δ相析出；720℃×8h+620 ℃×8h直接時效狀態(tài)下(圖1b),少量δ相以顆粒狀沿晶析出，大多數(shù)呈不連續(xù)的短棒狀，Y'、Y"相以圓盤狀分布在基體上；690℃×8h+620℃×8h直接時效狀態(tài)下(圖1c),δ相以不連續(xù)的棒狀沿晶分布,Y'、Y"相呈細(xì)小的圓盤狀。隨著時效溫度的提高δ相沿晶界呈不連續(xù)的棒狀過渡到顆粒狀或不連續(xù)的短棒狀析出。

X射線衍射圖及定量分析結(jié)果分別見圖2、3,圖2中γ相代表γ'和γ"相，因為Yγ'和γ"相的點陣常數(shù)較接近，它們的衍射峰幾乎重疊在一起。從圖3可以看出，在750℃×8h+650 ℃×8h狀態(tài)下析出的γ'、γ"、δ相量最高，而在720℃×8h+620℃×8h狀態(tài)下δ相量最少。Y'、γ"相的質(zhì)量百分含量在3種條件下接近。

3結(jié)論

經(jīng)3種直接時效處理，Inconel 718合金獲得少量的沿晶界分布的δ相，其形貌呈顆粒狀，有的呈不連續(xù)短棒狀；晶粒小，晶粒度達(dá)到ASTM11～13級。在720℃×8h+620℃×8h的處理工藝下，含有較高的γ'、γ"相量，且δ相含量最少，該工藝獲得了最佳的組織匹配。