镍基合金inconel600在高温环境中腐蚀性能

2023-06-10 15:19 作者:bili_44862803453 0人读过 | 我要投稿

引言

Inconel718合金(相当于中国的GH4169合金)是一种含铌、钼的沉淀硬化型镍-铬-铁基高温合金，该合金在高温、应力、腐蚀环境下具有良好的力学性能(高强度、良好的韧性)和耐腐蚀性能[],在650 ℃以下的屈服强度在目前的变形高温合金中是最高的；并且该合金具有良好的抗疲劳、抗氧化性能，以及良好的加工性能和焊接性能，是海洋钻采装备采油树以及耐高温高压H₂S/CO₂腐蚀井口装备油套管的常用材料。

Inconel718合金的组织为奥氏体，沉淀硬化后生成的强化相γ'-Ni₃Al和γ"-Ni₃Nb]使其具有优异的力学性能，在热处理过程中于晶界处生成的δ相使之具有较佳的塑性。目前针对该合金固溶处理工艺的研究有很多，而关于时效工艺对其组织性能影响的研究鲜见报道。优良性能的获得需要经过一定的固溶和时效处理，因此，作者在不同固溶和时效工艺下对Inconel718合金进行热处理，研究了固溶温度、时效温度和时间对其显微组织和力学性能的影响，并得到了较佳的固溶时效工艺。

后首先进行(920～1060℃)×1.5 h的固溶处理，水冷后再进行(650～850℃)×8h的时效处理，最后以50℃·h⁻'的冷速冷至620℃,保温8h后空冷至室温。研究固溶温度和时效温度对其组织与力学性能的影响。

1试样制备与试验方法

试验材料为热锻、车光后的Inconel718合金，其尺寸为φ100mm×260 mm,化学成分如表1所示。采用线切割制得+16 mm×260 mm的拉伸试样和10.5mm×10.5mm×260mm的冲击试样；然后首先进行(920～1060℃)×1.5 h的固溶处理，水冷后再进行(650～850℃)×8h的时效处理，最后以50℃·h⁻'的冷速冷至620℃,保温8h后空冷至室温。研究固溶温度和时效温度对其组织与力学性能的影响。

为研究时效时间对力学性能的影响，将在1020℃固溶1,5h的试样在750℃下进行6h和10 h的时效处理。

在SHT 4605D型电液伺服万能试验机上进行拉伸试验，采用引伸计测屈服强度R2;采用V型缺口试样，在RKP450型摆锤冲击试验机上进行室温冲击试验，冲击吸收功取3个试样的平均值；采用452SVd型数显维氏硬度计进行硬度测试，加载载荷为98N,加载时间为10 s;采用Axi006型光学显微镜进行组织观察，腐蚀溶液由分析纯的盐酸和酒精按体积比为1:1配制而成，并加入了一定量的氯化铜(分析纯)。

2试验结果与讨论

2.1 固溶温度对显微组织的影响

从图1看出，随固溶温度升高，合金的奥氏体晶粒逐渐长大；固溶温度低于960℃时，组织为奥氏体基体和δ相；随着固溶温度升高，δ相逐渐溶入到奥氏体基体中；当固溶温度达到1040℃后，δ相全部溶入奥氏体中，呈单一的奥氏体组织。

由图2可知，当固溶温度较低时，合金中存在相，在750 ℃时效后δ相依然存在，且含量较多，γ"相含量相对较少；随着固溶温度升高，δ相溶入奥氏体中，时效后强化相γ以及γ"逐渐沿晶界析出团；当固溶温度达到1000 ℃时，时效后析出相最多，并且呈细小弥散状分布在晶粒内及晶界上，强化效果达到最佳；当固溶温度超过1020 ℃时，时效后析出的强化相(γ'和γ相)数量不再增多，但奥氏体晶粒长大比较明显。可见，适宜的固溶温度为1000～1020℃。

2.2固溶时效工艺对硬度的影响

从图3可以看出，对于未时效处理的合金，随着固溶温度升高，硬度呈下降的趋势。这是因为随着固溶温度升高，合金中未溶的第二强化相(y'和γ"相)逐渐溶入到奥氏体基体中，弥散强化作用减弱，故而导致合金的硬度下降。此外，随着固溶温度升高，晶粒尺寸增大，晶界的强化作用减弱，这也会导致硬度下降。与时效前的相比，750 ℃时效后的合金具有更高的硬度，时效后的硬度与固溶温度也密切相关，时效后的硬度随固溶温度升高呈先升高后降低的趋势，在固溶温度为1000 ℃时，合金的硬度最高，为456 HV10。