Inconel X-750鎳基高溫合金

一、名稱（圖表軟多，無法一一列出來，可以與上海墨鉅特殊鋼客服聯(lián)系索取圖表哦）
Inconel Alloy X-750，又名Inconel X-750
二、概述
Inconel X-750是以Al、Ti、Nb強(qiáng)化的鎳基合金，是Inconel合金系統(tǒng)中早期較好的合金之一．在980℃以下具有良好的強(qiáng)度。良好的抗腐蝕和抗氧化性能，而且也有較好的低溫性能，成型性能也好，能適應(yīng)各種焊接工藝，這個(gè)合金是在第二次世界大戰(zhàn)后期為了滿足軍工需要（如工作溫度為815℃左右的增壓渦輪和渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)）而研制成功的，合金在650~930℃范圍內(nèi)的持久強(qiáng)度比Inconel 722合金高33%。主要用作航空和工業(yè)燃?xì)鉁u輪部件。這個(gè)合金的進(jìn)一步發(fā)展就是性能很相似的Inconel Alloy 751．Inconel Alloy 751的時(shí)效時(shí)間較短，使用溫度稍高。
三、化學(xué)成分
表24.1化學(xué)成分，%

四、品種
薄板，帶材，厚板，棒材，線材，管材，鍛材，高溫彈簧等。這些產(chǎn)品通常以退火狀態(tài)供應(yīng)，特殊定貨也可以其他狀態(tài)供應(yīng)。
五、熱處理制度
退火∶955-1010℃，水淬.
焊接退火∶980℃，1小時(shí)（冷變形量大的材料，焊接前退火）;980℃，30分鐘（焊接件，時(shí)效前退火）.
固溶處理∶1135~1165℃，2~4小時(shí)，空冷（采用偏低固溶處理溫度會(huì)降低持久強(qiáng)度）。

完全熱處理∶固溶處理+830~855℃，24小時(shí)，空冷+690-720℃，2小時(shí)，空冷（這種處理制度一般適于工作溫度為595℃以上的材料）。
特殊熱處理∶
板材和帶材，退火+690~-720℃，20小時(shí)，空冷，
整材和鍛件（595℃以下使用），870~900℃，24小時(shí)，空冷（均化"Equaize"）+690~720℃，30小時(shí)（時(shí)效）.
棒材和鍛件，970~995℃，1小時(shí)，空冷（固溶）＋725-740℃，8小時(shí)爐冷（55℃/小時(shí)）到615-630℃，保溫，總時(shí)效時(shí)間18小時(shí)，空冷.
Spring temper帶材和線材，為了得到最好的室溫強(qiáng)度，在635~65℃時(shí)效4小時(shí)，空冷。No.1temper線材（540℃以下使用），在720~745℃時(shí)效16小時(shí)，空冷.
Spring temper線材（65%冷變形），為了在480~650℃得到最好的抗松弛性能，要進(jìn)行完會(huì)熱處理。
六、物理化學(xué)
1. 密度：8.25
2.  熔化溫度1393--1427℃
3.  導(dǎo)熱率（圖24.1）
圖24.1合金的導(dǎo)熱率（圖中不同曲線系引自不同文獻(xiàn)）
4.熱膨脹系數(shù)（圖24.2）
圖24.2合金的熱膨脹系數(shù)（圖中不同曲線系引自不同文獻(xiàn)）
4. 比熱（圖24.3），可以聯(lián)系021-67898722索取圖表哦。
5. 電阻率（圖24.4）
圖24.3合金的比熱
7.抗氧化性能
圖24.4合金的電阻率
表24.2航字材料標(biāo)準(zhǔn)對(duì)板材，帶材，棒材和鍛件規(guī)定的機(jī)械性能

（a）>0.64毫米;，拉伸強(qiáng)度>116公斤/毫米;，延伸率（50毫米;）≥15%.（b）厚度超過0.13毫米;的材料．（c）試樣取自大鍛盤的中心部位，延伸率為10%，面縮率為12%.
表24.3航字材料標(biāo)準(zhǔn)對(duì)薄板，帶材，厚板，摔材和鍛件規(guī)定的機(jī)械性能

（a）尺寸大于0.13活米，（b）供求雙方協(xié)離.*原文為屈服強(qiáng)度，可他是拉伸強(qiáng)度（編著）.可聯(lián)系1+347278/7990索取圖表。
七、機(jī)械性能
航宇材料標(biāo)準(zhǔn)（AMS）規(guī)定的機(jī)械性能（表24.2~24.4）.
表24.4航字材料標(biāo)準(zhǔn)對(duì)線材規(guī)定的機(jī)械性能

棒材和鍛件在730~735℃，31.6公斤/毫米;應(yīng)力下，持久壽命應(yīng)大于100小時(shí)，100小時(shí)后應(yīng)力提高到31.6~49公斤/毫米;之間，延伸率（4倍直徑）應(yīng)大于15%.
管材在730~735℃，31.6公斤/毫米;應(yīng)力下，持久壽命應(yīng)大于23小時(shí)，23小時(shí)后應(yīng)力提高到31.6~49公斤/毫米;之間，并記錄延伸率.
1.室溫機(jī)械性能
（1）拉仲性能（圖24.5~24.8）
圖24.5棒材的室溫和低溫應(yīng)力-應(yīng)變曲線
2. 不同溫度的機(jī)械性能
（1）拉伸性能（圖24.9~24.16）
圖24.6拉伸條件下板材的室溫和高溫應(yīng)力-應(yīng)變曲線
圖24.7鍛造溫度和變形量對(duì)室溫拉伸性能的影響
圖24.8試驗(yàn)方問對(duì)熱處理棒材拉伸性能的影響
圖24.9試樣溫度對(duì)板材拉伸性能的影響
圖24.10保溫時(shí)間，應(yīng)變速度和試驗(yàn)溫度對(duì)薄板拉伸性能的影響
圖24.11試驗(yàn)溫度和時(shí)效處理對(duì)冷軋，退火板材拉沖性能的影響
圖24.12應(yīng)變速度和試驗(yàn)溫度對(duì)板材屈服和拉伸強(qiáng)度的影響
圖24.13板材直接時(shí)效對(duì)室溫和高溫拉伸性能的影響
圖24.14低溫對(duì)薄板和棒材拉伸性能的影響
圖24.15試驗(yàn)已度對(duì)熱軋，均化處理和時(shí)效棒材拉伸性能的影響
圖24.16低溫對(duì)惰性氣體鎢極焊接板材拉伸強(qiáng)度的影響
（2）硬度（圖24.17）可聯(lián)系1+347278/7990索取圖表。
圖24.17試驗(yàn)溫度對(duì)不同熱處理的熱軋材料硬度的影響
圖24.18在壓應(yīng)力條件下板材的室溫和高溫應(yīng)力-應(yīng)變曲線
（3）壓縮性能（圖24.18~24.19）
圖24.19試驗(yàn)溫度對(duì)板材壓縮屈服強(qiáng)度的影響
（4）沖擊性能（圖24.20）
圖24.20試驗(yàn)溫度對(duì)棒材夏比沖擊值的影響
圖24.21低溫試驗(yàn)對(duì)板材剪切強(qiáng)度（F，）的影響
（5）扭轉(zhuǎn)和剪切性能（圖24.21~24.22）
（6）承受性能（圖24.23）
（7）缺口性能（圖24.24~24.25）
圖24.22試驗(yàn)溫度對(duì)棒材剪切強(qiáng)度的影響
圖24.23試驗(yàn)溫度對(duì)板材承受特性的影響
圖24.24低溫對(duì)應(yīng)力集中系數(shù)為3.5，7.2和8的板材缺口試孔度
圖24.25低溫對(duì)板材缺口試樣拉伸性能的影響（括弧內(nèi)數(shù)字為不同文獻(xiàn)號(hào)）
圖24.27棒材持久強(qiáng)度的線參數(shù)控制曲線
圖24.28退火和熱處理板材在650和730℃的持久強(qiáng)度曲線
圖24.29板材在室溫--980℃的持久強(qiáng)度曲線
圖24.30均化（Equalized）和時(shí)效的光滑和缺口棒材試樣的持久強(qiáng)度曲線
圖24.38均化和時(shí)效的熱軋棒材在540℃的蠕變和持久強(qiáng)度曲線
圖24.39繼材在815℃的總應(yīng)變和持久強(qiáng)度曲線
圖24.40棒材在980℃的蠕變曲線
圖24.41薄板在730和815℃的總應(yīng)變曲線
表24.6不同溫度和應(yīng)力下的蠕變速率和持久性能
圖24.42經(jīng)退火和時(shí)效的InconelAoyX-750合金長(zhǎng)期蠕變和長(zhǎng)期持久強(qiáng)度曲線
圖24.43棒材在650~815℃蠕變和總應(yīng)變曲線
圖24.44均化和時(shí)效的熱軋棒材在540~650℃的應(yīng)力松弛曲線
圖24.45經(jīng)退火和雙時(shí)效處理的熱軋捧材在540~730℃的應(yīng)力松弛曲線
圖24.46Spring-temper冷卷線材經(jīng)固溶和時(shí)效處理后的應(yīng)力松弛曲線
圖24.47冷卷彈簧（ColdCoiledspring）在430-595℃，7-49公斤/毫米;應(yīng)力下的應(yīng)力松弛曲線
4.疲勞性能（圖24.48~24.58）可聯(lián)系1+347278/7990索取圖表。
圖24.48冷軋板材的室溫反復(fù)彎曲疲勞壽命
圖24.50帶材在冷軋和兩種時(shí)效狀態(tài)下的室溫反復(fù)彎曲疲勞強(qiáng)度
圖24.49熱處理制度對(duì)熱軋棒村室溫反復(fù)彎曲疲勞的影響
圖24.51板材光滑試樣的室溫和低溫反復(fù)彎曲疲勞性能
圖24.52板材缺口試樣的室溫和低溫反復(fù)彎曲疲勞性能
圖24.53板材缺口試樣的低溫和室溫反復(fù)彎曲疲勞曲線
圖24.54完全熱處理后的熱軋棒材540-815℃的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞曲線
圖24.55完全熱處理后的熱軋棒材的室溫和高溫疲勞曲線
圖24.56幾種熱處理制度對(duì)合金晶粒度和室溫、高溫疲勞強(qiáng)度
圖24.57車螺紋和熱處理先后次序?qū)β菟ㄔ?/span>595℃的疲勞強(qiáng)度的影響
圖24.58梓材在730℃的應(yīng)力范圍圖（Fx∶平均應(yīng)力）
圖24.59合金的室溫和高溫泊松比可以聯(lián)系021-67898722索取圖表哦。
圖24.60低溫對(duì)棒材彈性模量的影響
圖24.61室溫和高溫彈性模盤
圖24.62低溫對(duì)剛性模量（G）的影響
圖24.63合金的室溫和高溫剛性模量（G）（實(shí)線和虛線系引自不同文獻(xiàn)）
圖24.64板材的室溫和高溫正切模量曲線
八、工藝
合金采用真空或非真空感應(yīng)爐熔煉，或進(jìn)一步進(jìn)行自耗電極重熔．合金在退火狀態(tài)下易干于成型，其加工性能類似低合金鋼，開鍛最高溫度為1205℃，終鍛最低溫度為980℃.合金可采用氣體鎢弧焊，電子束焊和電阻焊。焊接在退火狀態(tài)下進(jìn)行，如需用填料，可采用Inconel69焊條.冷加工變形量大的材料焊接前應(yīng)預(yù)先在980℃退火1小時(shí)，焊接件時(shí)效處理前應(yīng)該在980℃退火30分鐘.退火時(shí)為了獲得盡可能快的加熱速度，部件應(yīng)該在預(yù)熱爐中預(yù)熱．退火后的部件應(yīng)進(jìn)行一定程度的時(shí)效，時(shí)效參數(shù)取決于使用條件和溫度，時(shí)效過的材料也可以焊接，但只能在540℃以下使用，如果使用溫度超過540℃，則需進(jìn)行固溶處理和再次時(shí)效，由于Inconcl X-750合金具有高的高溫強(qiáng)度，故進(jìn)行電阻焊時(shí)要求較高的焊接壓力.
熱處理應(yīng)該在無硫的中性或還原性氣氛中進(jìn)行，如果使用高硫燃油，可以使用含氧1一2%的氧化氣氛，但不要接觸爐渣，以免發(fā)生硫化作用，鍛件要分散空冷，不宜堆冷，對(duì)于截面在114毫米;以下的大鍛件，應(yīng)在熱水或溫油中淬火，既能淬透又能避免開裂.厚度在0.5毫米;以下的薄板和帶材退火應(yīng)該在氬氣或干燥的氫氣中進(jìn)行，以免表面強(qiáng)化元素?fù)p失，
合金可以在各種狀態(tài)下進(jìn)行機(jī)械加工，其機(jī)械加工性能僅次于普通鋼，以退火和固溶處理狀態(tài)下的機(jī)械加工性能為最好。
九、組織
正常熱處理后的組織
合金經(jīng)正常熱處理后，組織中有Ti（C，N），Nb（C，N）碳化物和γ′，即Ni（Al，Ti，Nb）相，γ′相的含量為14.5%，晶格常數(shù)為3.598。γ′相成分的典型代表式是∶（Ni）（Al，Ti，Nb，）．析出溫度為595~815℃，溶解溫度為970℃。合金的顯微組織示于圖24.66.由圖24.66可以看出，在合金化程度較低的InconelX-750合金中，晶界附近存在γ′貧乏區(qū)．這是由于鉻向晶界擴(kuò)散形成晶界碳化物致使晶界附近鉻元素貧化，從而提高這個(gè)區(qū)域鎳和鋁的溶解度，引起了γ′相的溶解所造成的。這種γ′相貧乏區(qū)對(duì)發(fā)揮合金的持久性能有利，在工作溫度下，這些區(qū)域比周圍軟，可以抑制滑移和晶間斷裂，但是當(dāng)γ′相和鉻元素過度貧乏時(shí)，將對(duì)合金性能產(chǎn)生不利影響。
圖24.65板材的室溫和高溫正割模量曲線
圖24.66合金正常熱處理后的電子顯微鏡組織
圖24.67Inconel X-750變形合金經(jīng)870℃，1500長(zhǎng)期時(shí)效和使用后的組織
W.C等人用電子顯微鏡方法研究了Inconel X-750 等幾種鎳基合金的沉淀硬化過程，觀察了在760和870℃經(jīng)20，100和1000小時(shí)長(zhǎng)期時(shí)效后的組織，結(jié)果表明，隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)和溫度升高，γ′相和晶界碳化物逐漸粗化，但未出現(xiàn)其他有害相。根據(jù)文獻(xiàn)介紹，合金在870℃時(shí)效1500小時(shí)后發(fā)現(xiàn)了針狀的η（Ni3Ti）相（圖24.67）.
Inconel X-750燃?xì)鉁u輪工作葉片在650~700℃工作22，000小時(shí)后，葉片鎖根部位的組織無明顯變化，而葉身部位晶內(nèi)γ′相和晶界碳化物則有明顯長(zhǎng)大（圖24.68）.
圖24.68工作22，000小時(shí)后的Inconcl x-750二級(jí)葉片的電子顯微鏡照片
長(zhǎng)期時(shí)效或長(zhǎng)期使用對(duì)性能的影響
susukida等人用38毫米;直徑的inconel x-750合金鍛材，正常熱處理后再在700℃進(jìn)行不同時(shí)間的長(zhǎng)期時(shí)效，然后研究了材料機(jī)械性能的變化（圖24.69）。結(jié)果指出，在100小時(shí)內(nèi)0.2%屈服強(qiáng)度升高，直到3000小時(shí)變化不大，3000小時(shí)后略有下降．變化趨勢(shì)與硬度變化相似。持久性能在300小時(shí)內(nèi)稍有提高，1000小時(shí)后開始下降。時(shí)效時(shí)間對(duì)持久延伸率和沖擊值的影響則很?。▓D24.70）。
圖24.69長(zhǎng)時(shí)間加熱（時(shí)效）對(duì)Inconel X合金室溫機(jī)械性能的影響
圖24.70長(zhǎng)時(shí)間加熱對(duì)合金持久性能和沖擊值的影響
圖24.71渦輪葉片長(zhǎng)期工作后拉伸性能和硬度的變化
圖24.72InconelX-750合金渦輪葉片長(zhǎng)期工作后的沖擊值和持久性能的變化
另外，從34000小時(shí)工作過程中按不同時(shí)間分9次取下的二級(jí)渦輪葉片（工作濕度650一700℃）和三級(jí)渦輪葉片（工作溫度600-650℃）并取樣研究其機(jī)械性能和顯微組織的變化，圖24.71.表明維氏硬度，室溫拉伸性能與渦輪葉片工作時(shí)間的關(guān)系.葉身部位試樣的持久壽命開始有提高而后下降.二級(jí)葉片的強(qiáng)度下降十分明顯，而三級(jí)葉片無顯著變化，持久延伸率和沖擊值則隨渦輪工作時(shí)間的延長(zhǎng)而下降（圖24.72），
綜上所述，合金化程度較低的inconelx-750合金經(jīng)正常熱處理和長(zhǎng)期使用后，晶界附近均有γ′相的貧乏帶，一般情況下對(duì)合金的性能是有利的，但過度貧乏則對(duì)性能有害。合金在600~700℃使用22，000小時(shí)后未出現(xiàn)其他相，然而經(jīng)870℃時(shí)效1500小時(shí)后出現(xiàn)針狀的η相。
十、用途
Inconel Alloy X-750主要用作航空和工業(yè)燃?xì)鉁u輪部件，高溫彈簧，螺栓和飛機(jī)用板材。在Aireserch公司生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)上用作燃燒室，高溫增壓裝置和鼓輪;在Conineutal Aviation and Engineering公司生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)上用作燃燒室外殼;在Prats Whiney公司生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)上用作高壓壓氣機(jī)匣和壓氣機(jī)導(dǎo)向葉片，擴(kuò)散段外殼和燃燒室外殼等。
參考文獻(xiàn)
略。。