inconel625镍合金密度硬度化学成分

Inconel 625介绍:

625合金具有优良的耐腐蚀和抗氧化性能，从低温到980℃均具有良好的拉伸性能和疲劳性能，并且耐盐雾气氛下的应力腐蚀。因此，可广泛用于制造航空发动机零部件、宇航结构部件和化工设备和接触海水并承受高机械应力的场合。

外对应牌号

供货规格

圆钢、棒材、带材、板材、线材、管材供应

化学成分

C：≤0.10，Mn：≤0.50，Si：≤0.50，P：≤0.015，S：≤0.015，Cr：20.0~23.0，Ni：54.0~60.0，Mo：8.0~10.0，Ti：≤0.40，Al：≤0.40，Fe：≤5.0，Nb：3.15~4.15

物理性能

常温下合金的机械性能的MIX

特性

A.对氧化和还原环境的各种腐蚀介质都具有非常出色的抗腐蚀能力

B.优秀的抗点腐蚀和缝隙腐蚀的能力，并且不会产生由于氯化物引起的应力腐蚀开裂

C.优秀的耐无机酸腐蚀能力，如硝酸、磷酸、硫酸、盐酸以及硫酸和盐酸的混合酸等

D.优秀的耐各种无机酸混合溶液腐蚀的能力

E.温度达40℃时，在各种浓度的盐酸溶液中均能表现出很好的耐蚀性能

F.良好的加工性和焊接性，无焊后开裂敏感性

G.具有壁温在-196～450℃的压力容器的制造认证

H.经美国腐蚀工程师协会NACE 标准认证（MR-01-75）符合酸性气体环境使用的标准等级VII

金相结构

625为面心立方晶格结构。当在约650℃保温足够长时间后，将析出碳颗粒和不稳定的四元相并将转化为稳定的Ni3(Nb,Ti)斜方晶格相。固溶强化后镍铬矩阵中的钼、铌成分将提高材料的机械性能，但塑性会有所降低。

耐腐蚀性

625合金在很多介质中都表现出好的耐腐蚀性。在氯化物介质中具有出色的抗点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和侵蚀的性能。具有很好的耐无机酸腐蚀性，如硝酸、磷酸、硫酸、盐酸等，同时在氧化和还原环境中也具有耐碱和有机酸腐蚀的性能。有效的抗氯离子还原性应力腐蚀开裂。在海水和工业气体环境中几乎不产生腐蚀，对海水和盐溶液具有很高的耐腐蚀性，在高温时也一样。焊接过程中无敏感性。在静态或循环环境中都具有抗碳化和氧化性，并且耐含氯的气体腐蚀。

工艺性能与要求

热加工

A.热加工温度范围1150℃～900℃，冷却方式为水淬或其他快速冷却方式。

B.为得到性能和耐腐蚀性，热加工后要进行退火处理。

C.加热时，材料可以直接送入已升温顶点工作温度的炉子中，保温足够的时间后(每100mm 的厚度需要60 分钟保温时间)迅速出炉，在规定的温度范围的高温段进行热加工。当材料温度降到低于热加工温度时，需重新加热.

冷加工

A.冷加工材料应为退火态，加工硬化率比奥氏体铬镍不锈钢大。

B.冷加工时，需进行中间退火。

C.当加工量大于15%时，热加工后要进行退火处理。

焊接工艺

A.适合采用任何传统焊接工艺焊接.

C.待焊接的材料应为固溶处理态，去除氧化皮、油污和各种标记印痕。

D.焊接前后不再需要热处理。

应用领域

软化退火后的低碳合金625广泛的应用于化工流程工业，好的耐腐蚀性和高强度使之能作为较薄的结构部件。625合金可以应用于接触海水并承受高机械应力的场合。

A.含氯化物的有机化学流程工艺的部件，尤其是在使用酸性氯化物催化剂的场合

B.用于制造纸浆和造纸工业的蒸煮器和漂白池

C.烟气脱硫系统中的吸收塔、再加热器、烟气进口挡板、风扇（潮湿）、搅拌器、导流板以及烟道等

D.用于制造应用于酸性气体环境的设备和部件

E.乙酸和乙酐反应发生器

F.硫酸冷凝器

摘 要 ：研究 了沉积路径对等离子弧快速成形 Incone1625合金组织 及性能 的影 响 ，分 析了不 同沉积 路径条 件下沉 积态组织 的生长机制．

结果表 明 ，沉积路径对组织特征 的影 响机理主要表现为不 同的热输入 和散 热方 向 ，导致 了不 同温度梯度 ，从 而影 响组织 生长的延续性 ，正反交替 路径获得最佳 的成形质量和力 学性能 ，交叉路 径虽然 导致 了组 织的交替生长 ，促进 了层 内区域 细小的枝晶的生成和 Laves相的弥散析 出，但 在层 与层边界处 ，严 重的元素偏析 ，大 量 脆性 相的析 出以及枝 晶的粗化使力学性 能没有 大幅度提高．

增材制造快速成形技术因无需模具加工能够大 幅缩短生产周期 ，提高生产效率 ，并且可节约材料和 生产成本 ，因此 近几 年该 技术 受 到广 泛关 注．Inconel625作为一 种 固溶时效强化合金 ，由于具有优异 的力学性能和耐蚀性 能 I4 ，因此广泛 的应 用于 各种工业耐蚀性气氛条件下．

对于 625合金 的快速 成形的研究 ，目前主要集 中在激光快速成形工艺及 组织性能优化方 面，例如法 国 Thivillon等人 利用 激光快速成形技术制备 了 Incone1625合金零件 ，分析结果显示 由于激光快速成形更高的冷却速率导致 过冷度增加 ，组织的形核率增加 ，因此枝 晶组织更加 细小．

研究 了工艺参数对激 光快速成形 Incone1625合金组织和力学性能的影响 规律 ，沉积态组织为枝晶和胞状晶的混合形态 ，工艺 参数不但影 响沉积 的效 率 ，而且影 响组织 的形 态．

加拿大 Theriauh等人 研究 了热输入大小对激光快 速成形 Inconel 625合金组织 和力学性 能的影响规 律 ，

结果表 明，低的热输入量获得的组织更加细小 ， 进而获得了更高的拉伸性能和疲劳强度．虽然 目前 对于激光快速成形 Incone1625合金 的研究 较多 ，但 大多针对枝晶组织 的生长特征 ，而对 于组织 中的元 素偏析和析出相的演 变特征研究并不深入 ，并且弧 焊快速成形该合金的组织性能的研究仍鲜有报道．

文中采用的脉 冲等离子弧快 速成形技术 ，具有 能量密度集 中，热输入可控等特点，结合脉冲电流对 熔池的搅拌作用 ，有利于优化组织及性能 ，同时提高 成形的效率 ，降低加工成本 ，是一种成形 625合金零 件性价 比较高的工艺方法．利用所建立的机器人等 离子焊接快速成形 系统 ，成功制备 了 Inconel 625合 金试样 ，通过各种表征手段重点分析沉积路径对快 速成形试样组织及性能的影 响规 律 ，最终获得最佳 的成形工艺．

1 试验方 法

等离子弧快速 成形试 验所用 的基板 为 Q235A 钢 ，尺寸为 140 mm×100 mm×10 mm．试验前 ，将 基板表面打磨光亮 ，并用丙酮进行除油处理 ，最终烘 干．各种零件的制备是以 Incone1625焊丝(直径 1．2 mm)为成形材料 ，其化学成分如表 1所示．

试验采用的等离子弧快速成形工艺参 数如表 2所示 ，两 种成 形 路 径 示 意 图 如 网1所 示．

利 用 线 切 割切取沉积试样的横 、纵 截面，通 过研磨 ，抛光和腐 蚀制 备金 相试样 ，试 样 的腐蚀 溶 液选 用 10％ CrO 水 溶液 ，在不锈钢片作 阴极 ，电流 为 0．5 A的条件下 ， 腐蚀 20 S．利 用 GX5l光 学 微 镜 ，Philips Quant200 扫捕 电镜观察 沉 积态 组织 特 征 以及 拉 伸试 样 的 断 口 形貌 ，拉伸试验采用 国家标准 GB／T22 8．1—20l0进行试验设计 ，在 SANS5504拉伸试验机上进行测试 ．

2 试 验结果 与分析

2．1 沉 积路 径对 组织 特征 的影 响 2所示 为正反 交替 和交 叉路 径 成彤 的试样 横 截 面宏 观组 织形 貌 ，图 2a所 示 为正 反交 替试 样 的组 织 特征 ，可 以看 到 ，相 邻 层 之 间 的 焊 道 相 互 交 替 ，相 邻焊 道 和沉 积层 之 问具 有 清 晰 的 搭 接 边界 ，焊 道 的 连续 搭接 使得 柱状 枝 晶组织 沿 着沉 积 高 度方 向呈现 定 向生 长特征 ，并 且 大量 枝 品会 连 续 生 长而 穿 过 几 个沉 积层 ．

交叉 路径 的组 织 形 貌 如 图 2b所 示 ，焊 道 交 叉的特 征 清晰 可 ，同正 反 交替 路径 相 比 ，粗 大枝 品的数量 减 少 ，焊 道 内 部 大部 分 区域 现 了细 小 的 柱状 品．

图 3所示为正反交替和交 叉路径 试样 的微观组 织特征 ，其 中罔 3a币¨3b所示为正反交替层 间过 渡

组 织 ，根据 文 献 可 知 大 量 细 小 的 Laves相 、6相 和 MC颗 粒 弥 敞 分 布 在 细 小 的胞 状 晶 间 隙 。

而 对 于交叉路径的层问过渡 区的组织与前者 明显不 同， 如 图 4a干¨4b所示 ，首 先枝 品较 为粗 大 ，另外 更 多数 量 的 MC、Laves相 和8相 在 枝 品间 隙连续析 出 ，说 明 了合金元素在层间过渡区严重偏析．

不 同沉 积路径的组织生长机理图5所示为两种成形路径条件下枝晶的生长机制示 意 其为第 n层 的 成 形 方 向 ， 为第 n+I层 的成形 方 向 ，结 晶速 度 为 ，

散 热 量 为 Q，由 于组 织 的生 K特 征 与 沉 积 过 程 的 散 热 方 向 ，温 度 梯 度和冷却速率有关 ，采用正反交替路径成形时 ，枝 晶 的生 长机 制 如 图 5a所 示 ，熔 池 的散热 方 向垂 直 于结 品等 温 面 ，与 结 晶方 向相反 。

同时受 熔池 的形 态影 响，并与沉积层表面成 一定角度 0，而在沉积高度方 向 的温度 梯度 要大 于 扫 捕 方 向 ，闲此 枝 晶主 要 沿 着 沉积高度方向定 向生 长，而在相邻层之 间的枝 晶生 长方向略发生了变化 ，这是 【大]为在正反交替成形过 程 中热输 入 的方 向是 一 致 的 ，而 前一 层 和 后 一 层 的 散 热 方 向足 不 同 的 ，

这 主要 是 由 于前 一 层 和后 一 层 成彤过程 『fJ熔池 的形态不 同，使得结 晶等温 面的法 线方向发生变化 ，冈此散热 方向发生了改变 ，最终导 致 了柱状枝品在相邻层 内的生长方 向不 同，但整体 方 向是沿 着 沉积 高度 方 向

交叉路径的组织形 态与 正反交替路 径相差 很大 ，前 后 两层 的 组 织呈 现 为 交 替长方 式 ，如 图 5所示 ．

组织 特征 的不 同主 要 南散 热 方 式 的差 别 引 起 的 12，后一 层在 沉 积 过 程 中 ，电弧 的扫 捕 方 向 和 前 一 层是垂直的，因此前后两层的热输入方 向和散热 方 向均发 生 了变 化 ，另 外 温 度 梯 度 的 方 向 也发 生 相应的变化 ，使得前一层的组织生 长成为细小胞状品， 导致 了组 织生 长失 去 了连 续 的 特征 。

另 外 在交 义路 径沉 积过 程 中 ，层 与层交 界处 ，F}1于处 于后 一层 熔 池 的底部 ，散热条件较差 ，使得 冷却速 率较慢 ，从 In 导 致了严重的元素偏析 ，Laves相和 8相大量析出．

2．3 沉 积路径 对成 形试 样 力学性 能 的影 响

对两 种 沉 积 路 径 成 形 的 试 样 进 行 拉 伸 性 能 测 试 ，在试验 过 程 中 ，正 反交 替 的 载 荷 方 向 为 扫 描 方 向 ，交 叉路 径 为 沿 着 长 焊 道 方 向．

表 3所 示 为 两 种 沉积路径试样 的平均室温抗 拉强度 ，屈服强度及断 后伸 长率 的 测 试 结 果．结 果 表 明 ，正 反 交 替 的抗 拉 强度 和屈 服强 度 略 高 于 交 叉路 径 试样 ，而 断 后 伸 长 率 相 当．

图 6所 示 为正反 交 替 和交 又 路 径 的拉 伸 试 样 断 口形 貌 ，可 以看 到 ，断 口均 呈 现 细 小 的韧 窝 形

貌 ，为韧性 断 裂 ，但 交 叉路径 rf1fI；现 了一道 略粗 大 的 韧窝区，分析断 裂主要发生 层与层结合处．

两种 路径拉 伸性 能 的不 同是 由各 自对 应 的组 织 特征 决 定 的 ，正反交替试样，层 间结合处细小致密的组织 ，使得力 学性 能得 到提 高．

交 叉路 径 虽 然导 致 了组 织 的 交替生长 ，促进 了层 内区域细小枝 晶的生成和Laves 相的弥散析 出，但在层与层 边界处 ，严重 的元素偏 析 ，大量脆性相的析 出以及枝晶的粗化是导致 断裂 的主要 冈素 ，也 是 力学 性 能 没 有 大 幅 度提高的根本原冈．

3 结 论

(1)正反交替路径组织呈现沿着沉积高度方 向

连续 定 向生 长特征 ，层 层过 渡 区组 织较 为 细小 致 密 ， 而 交叉路 径 虽 然导致 了组 织 的 交替 生 长 ，促 进 了层 内区域 细小 的 枝 晶 的 生 成 和 Laves相 的弥 散 析 出 ，但在层与层边界处 ，脆性相 大量析 出以及枝 晶变得 粗大 ，元素偏析严重．

(2)沉积 路径 对组 织特 征 的影 响 机理 主 要 表现 为不同的热输入和散热方 向，导致 了不同温度梯度 ， 从而 影 响组织 生长 的延 续性 ．

(3)力学测试结果显示 ，正反交替路 径获得 了 最佳的拉伸性能 ，而交叉路径略低的主要 原冈是层 层过渡区组织 的粗化 ，从而使得断裂易于发生在该 区域 ．