Inconel 718

Inconel 718(UNS N07718)是一种可通过沉淀硬化的镍铬铁合金,并以铌和钼进行强化。与其他时效硬化镍合金不同,其缓慢的沉淀动力学使其焊接时不易产生自发裂纹。经双重时效热处理后,其抗拉强度可达 1240 MPa 以上,并可在高达 700°C 的温度下使用。

1. 化学成分

下表列出了 Inconel 718 的完整元素规格。铌和铝钛比例控制着 γ' 析出强化和 γ'' 析出强化之间的平衡。

材质 UNS牌号 标准(管材) C Mn P S Si Ni Cr Mo Cu Fe Ti Al Co Nb B
Inconel 718 N07718 B983 ≤0.08 ≤0.35
0.015

0.015
≤0.35 50.0-55.0 17.0-21.0 2.8-
3.3
≤0.30 余量 0.65-1.15 0.2-
0.8
≤1.0 4.75-5.50 ≤0.006

2. 机械性能

下表显示了 Inconel 718 在沉淀硬化(时效)状态下的性能。这是需要高抗拉强度和疲劳强度的结构应用标准状态。

材质 标准 条件和状态 抗拉强度
MPa(ksi)
屈服强度 MPa(ksi) 延伸率
%
热处理步骤 硬度
Inconel 718 B983 固溶退火+预硬化 ≥1034 (150) ≥862 (125) ≥20 固溶退火处理:1875±25°F(1024±14°C)保温 1~2 小时,水淬;沉淀硬化处理:1425-1475°F(774-802°C)保温 6~8 小时,空冷 HBW ≤ 280
HRC ≤ 30

3. 近似牌号

下表显示了 Inconel 718(UNS N07718)在 EN/DIN、JIS、GB/T 和其他国家标准中的相应国际名称。

材质 UNS牌号 GB JIS ISO DIN/EN GOST
ISC NEW
Inconel 718 N07718 - GH4169 NCF718 - 2.4668 -

4. 主要技术优势

  • 沉淀硬化合金的可焊性:Inconel 718 中较高的铌含量导致 γ'' 相的析出速度比 Waspaloy 或 Rene 41 等合金中的 γ' 相慢。这显著降低了焊后热处理过程中应变时效开裂的敏感性,对制造压力部件非常重要。
  • 高达 700°C 的高强度和疲劳强度:经固溶退火和双重时效处理(718°C + 621°C)后,Inconel 718 的抗拉强度可达 1240 MPa 以上,并在 650°C 时仍能保持室温强度的 80% 以上。它是燃气轮机盘和轴系最常用的合金。
  • δ相稳定性控制:正交晶系 δ 相(Ni3Nb)在 850–980°C 范围内于晶界处形成。通过热处理,可以控制 δ 相的形成,从而限制晶粒长大并提高缺口延展性。这是其他镍基高温合金不具备的微观结构特征。

技术说明:在高于 700°C 的温度下,Inconel 718 会因 γ'' 相溶解而迅速失去强度。对于高于此温度的持续承载应用,请考虑使用 γ' 相强化合金,例如 Waspaloy 或 Inconel 725。

5. 通用制造标准

ASTM B637:沉淀硬化和冷加工镍合金棒材、锻件和锻造坯料的标准规范,涵盖用于沉淀硬化应用的 N07718 棒材和杆材。

ASTM B983 合金管材标准规范(沉淀硬化或冷加工,无缝镍管)。

AMS 标准:

  • AMS 5596:片材、带材和板材——Inconel 718 固溶处理
  • AMS 5663:棒材、锻件、环件——固溶处理和时效处理
  • AMS 5589:无缝管——固溶处理

DIN/EN 标准:

  • EN 10216-5:压力用无缝钢管(材料编号 2.4668)
  • DIN 17742:镍合金——规范

JIS标准:

  • JIS H 4552:镍及镍合金无缝管材

GB/T标准:

  • GB/T 15007:耐腐蚀合金牌号(GH4169)

汇总表——标准等效值:

ASTM GB EN/DIN JIS GOST
ASTM B983 AMS 5589 EN 10216-5 / DIN 17742 JIS H 4552 GB/T 15007

6. 主要应用

  • 燃气轮机盘片和轴:飞机和工业燃气轮机中的旋转部件,需要兼具高抗拉强度、抗疲劳强度和耐高温(700°C)蠕变强度。Inconel 718 是该应用的标准材料。
  • 航空航天结构部件:发动机机匣、反推装置和短舱结构管材,需要按照 AMS 规范认证的高强度镍合金管材。
  • 油气井下工具:高强度油管和套管连接器、完井工具以及高压高温井环境下的井下安全阀体。
  • 低温容器和管道:液氧和液氢储存系统。Inconel 718 的奥氏体组织使其在低至 -253°C 的温度下仍能保持韧性和强度,而不会发生韧脆转变。
  • 核反应堆组件:轻水反应堆环境中需要高强度和抗辐射性的燃料组件硬件、控制棒导管和反应堆内部紧固件。
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