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。
