INCONEL718沉淀硬化型鎳鐵基高溫合金熱處理工藝

Inconel 718適用于制作、航天和石油化工中的環(huán)件、葉片、緊固件和結(jié)構(gòu)件等，主要有棒、板、管、帶、絲、等。執(zhí)行標準:DIN,UNS、ASTM、GB/T14992，Inconel718對應(yīng)牌號:2.4668、N07718、GH4169。主要是以γ"[Ni3(Al、Ti、Nb)]相進行時效強化的鎳基高溫合金，在980℃以下具有良好的耐腐蝕和抗氧化性能，800℃以下具有較高的強度，540℃以下具有較好的耐松弛性能，同時還具有良好的成形性能和焊接性能。該合金主要用于制造航空發(fā)動機在800℃以下工作并要求強度較高的耐松弛的平面彈簧和螺旋彈簧。還可用于制造汽輪機渦輪葉片等零件?？晒?yīng)的品種有板材、帶材、棒材、鍛件、環(huán)形件、絲材和管材。

　預(yù)熱：工件在加熱之前和加熱過程中都應(yīng)進行表面清理，保持表面清潔。若加熱環(huán)境含有S、P、鉛或其他低熔點金屬，合金將變脆。雜質(zhì)來源于做標記的油漆、粉筆、潤滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低，如液化氣和氣的雜質(zhì)含量要低于0.1%，城市煤氣的硫含量要低于0.25g/m3，石油氣的硫含量低于0.5%是理想的。加熱的電爐應(yīng)要具有較準的控溫能力，爐氣應(yīng)為中性或弱堿性，應(yīng)避免爐氣成分在氧化性和還原性中波動。

　　冷熱加工：合金合適的熱加工溫度為1120-900℃，冷卻方式可以是水淬或其他快速冷卻方式，熱加工后應(yīng)及時退火以保證得到很好的性能。熱加工時材料應(yīng)加熱到加工溫度的上限，為了保證加工時的塑性，變形量達到20%時的終加工溫度不應(yīng)低于960℃。 冷加工應(yīng)在固溶處理后進行，加工硬化率大于奧氏體不銹鋼，因此加工設(shè)備應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，并且在冷加工過程中應(yīng)有中間退火過程。

　　冷熱處理：不同的固溶處理和時效處理工藝會得到不同的材料性能。由于γ"相的擴散速率較低，所以通過長時間的時效處理能使合金獲得很好的機械性能。

　　冷打磨 ：工件焊縫附近的氧化物要比不銹鋼的更難以去除，需要用細砂帶打磨，在HNO3和HF的混合酸中酸洗之前，也要用砂紙去除氧化物或進行鹽浴預(yù)處理。

　　機加工：機加工需在固溶處理后進行，要考慮到材料的加工硬化性，與奧氏體不銹鋼不同的是，適合采用低表面切削速度。

鎳鉻鎳鐵合金718采用了三種熱處理方法：

在1700至1850°F（925°至1010°C）的溫度下進行溶液退火，然后通常在水中進行快速冷卻。然后，在1325°F（718°C）的溫度下進行8小時的沉淀硬化，然后將爐冷至1150°F（620°C）。保持在1150°F（620°C）的總老化時間為18小時，然后進行空氣冷卻。

當(dāng)考慮到斷裂壽命，切口斷裂壽命和斷裂延展性時，這種治療是最佳的。它還與高疲勞強度和室溫拉伸和屈服強度有關(guān)。

在1900°至1950°F（1037°至1065°C）的溫度下進行溶液退火，然后通常在水中進行快速冷卻。然后，在1400°F（760°C）下進行沉淀硬化10小時，然后爐冷至1200°F（650°C）。保持在1200°F的總老化時間為20小時，然后進行空氣冷卻。

對于張力受限的應(yīng)用，此處理是優(yōu)選的。它在較厚的截面中具有最佳的橫向延展性，更好的沖擊強度和低溫缺口強度。但是，與其他處理相比，它在應(yīng)力斷裂中具有產(chǎn)生缺口脆性的趨勢。

在1850°F至1900°F （1010° C至1037°C ）的溫度下進行溶液退火，然后在1450°F（790°C）的溫度下老化六至八小時，然后進行空氣冷卻。根據(jù)NACE規(guī)范MR0175生產(chǎn)，此處理用于油田應(yīng)用。

Inconel 718執(zhí)行標準：

Inconel 718執(zhí)行標準

Inconel 718 的化學(xué)成分:

Inconel 718 的化學(xué)成分

Inconel 718 在常溫下合金的機械性能的最小值:

Inconel 718 在常溫下合金的機械性能的最小值

Inconel718合金合適的熱加工溫度為1120-900℃，冷卻方式可以是水淬或其他快速冷卻方式，熱加工后應(yīng)及時退火以保證得到最佳的性能。熱加工時材料應(yīng)加熱到加工溫度的上限，為了保證加工時的塑性，變形量達到20%時的終加工溫度不應(yīng)低于960℃。

冷加工

冷加工應(yīng)在固溶處理后進行，Inconel718的加工硬化率大于奧氏體不銹鋼，因此加工設(shè)備應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，并且在冷加工過程中應(yīng)有中間退火過程。

熱處理

不同的固溶處理和時效處理工藝會得到不同的材料性能。由于γ"相的擴散速率較低，所以通過長時間的時效處理能使Inconel718合金獲得最佳的機械性能。

鎳具有很大的合金能力，甚至添加十余種合金元素也不出現(xiàn)有害相，這就為改善鎳的各種性能提供潛在的可能性。

純鎳的力學(xué)性能雖不強，尤其是低溫下塑性變化不大。

鎳在不銹鋼中的主要作用在于它改變了鋼的晶體結(jié)構(gòu)。在不銹鋼中增加鎳的一個主要原因就是形成奧氏體晶體結(jié)構(gòu)，從而改善諸如可塑性、 可焊接性和韌性等不銹鋼的屬性， 所以鎳被稱為奧氏體形成元素。普通碳鋼的晶體結(jié)構(gòu)稱為鐵氧體，呈體心立方（ BCC）結(jié)構(gòu)，加入鎳，促使晶體結(jié)構(gòu)從體心立方（BCC）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎剑?FCC）結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)被稱為奧氏體。然而，鎳并不是具有 此種性質(zhì)的元素。常見的奧氏體形成元素有：鎳、碳、氮、錳、銅。這些元素在形成奧氏體方面的相對重要性對于預(yù)測不銹鋼的晶體結(jié)構(gòu)具有重要意義。目前人們已經(jīng)研究出很多公式來表述奧氏體形成元素的相對重要性，最著名的是下面的公式：奧氏體形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%