Inconel600簡介： 600合金是鎳鉻鐵基固溶性強化合金，具有良好的耐高溫腐蝕和抗氧化性，優異的冷熱加工和焊接工藝性能，熱強度和高塑性為700℃以下。合金可通過冷加工或電阻焊、熔焊或釬焊加固。 國內外Inconel600對應牌號： 中國 GB美國 UNS德國。 SEWVIUV英國。 BS法國 AFNOR Incone600N100N60N60. NiCr. Inconel600供應規格： 協商供應圓鋼、棒材、帶材、管材、閥座、球體、法蘭和鍛件。 Inconel600化學成分： Inconel600物理性能： 密度8.4g/cm3。 熔點170-1425℃。 常溫下Inconel600合金的機械性能MIX： 合金抗拉強度。 Rmm2屈服強度。 R0.2N/mm2延伸率。 A5% 5. Inconel600力學性能(室溫) 品種/MP 50-825熱20-5. 8. Inconel具有以下特點： 1.耐還原、氧化、氮化介質腐蝕性好。 2.在室溫和高溫下具有良好的耐應力腐蝕開裂性。 3.耐干氯和氯化氫腐蝕性能好。 4.在零下、室溫和高溫下具有良好的機械性能。 5.抗蠕變斷裂強度好，建議700℃使用上述工作環境。 Inconel600金相結構： Inconel600nconel600。 Inconel耐腐蝕性6

00： 600合金對各種腐蝕介質具有耐腐蝕性。氧化條件下，鉻使合金比鎳99.(合金200)和鎳99.2(合金201，低碳)耐腐蝕性更好。同時，鎳含量高，使合金在還原條件和堿性溶液中具有良好的耐腐蝕性，能有效防止氯鐵應力腐蝕開裂。600合金在乙酸、醋酸、螞蟻酸、硬脂酸等有機酸中耐腐蝕性好，無機酸耐腐蝕性中等。高純度水在核反應堆中具有良好的耐腐蝕性。特別突出的性能是能抵抗干氯和氯化氫的腐蝕，應用溫度為650℃。退火和固溶性處理合金在高溫下在空氣中具有良好的抗氧化剝落性和高強度。例如，合金也能抵抗氨、氮和碳的滲透，但當氧化介質交替變化時，合金會受到氧化還原的影響 Inconel工藝性能及要求： 熱加工 1.熱加工溫度范圍為1200℃~900℃，冷卻方法為水淬或快速空冷。 2.獲得耐腐蝕性和非常合適的晶體結構，熱處理后進行熱處理。 3.材料可直接送入加熱爐。 冷加工 1.冷加工材料應退火或固溶熱處理，600合金的加工硬化率接近奧氏體

不銹鋼，因此可選用類似的加工設備。 2.冷加工過程中應進行中間退火。 3.當冷加工量大于5%時，工件需要固溶。 4.為減少材料磨損，合金或鑄鋼應用于減少材料磨損。 Inconel600焊接工藝。 合金焊接性能好，可通過電弧焊、氬弧焊、電阻焊、釬焊等方式連接。焊接后，大型或復雜的焊接結構應為870℃下退火1h，消除焊接應力。 Inconel600件熱處理工藝。 零件的熱處理工藝應按照相應材料標準的熱處理系統進行。薄板和帶式零件的退火處理應在保護氣氛中進行。 Inconel600應用范圍有： 1.在大氣中侵蝕熱電偶套管。 二、氯乙烯單體生產：抗氯、氯化氫、氧化和碳化腐蝕。 3.鈾氧化轉化為六氟化物：抗氟化氫腐蝕。 4.生產和使用腐蝕性堿金屬，特別是硫化物環境。 5.二氧化鈦采用氯法制作。 6.生產有機或無機氯化物和氟化物：7.核反應堆。 8.熱處理爐內的曲頸瓶及部件，特別是在碳化氮化氣氛中。 9.在700℃在上述應用中，建議在石化生產中使用600合金催化再生器，以獲得較長的使用壽命。 高溫合金的廣泛應用推動了鎳基合金材料新生產工藝的發展。目前，先進的鎳基合金型材制備技術包括噴射成型、激光熔化成型、電子束固態自由成型、電子束快速成型和電子束熔化。其中，電子束熔煉作為一種新型鎳基合金加工工藝，廣泛應用于金屬鈦、超潔凈鋼、高純度特殊鋼、難熔金屬精煉和多晶硅凈化。該技術利用高能密集電子束轟擊金屬材料表面，熔化材料，達到精煉的目的[3]。由于電子束熔煉工藝具有能量高、真空度高、密度高的優點，處理后的金屬材料能有效去除磷、硫等雜質和冶金缺陷[3]。 同時，為了提高合金的純度，避免熔合金與坩堝材料發生反應，電子束熔化過程采用水冷銅坩堝熔化。Inconel600鎳基合金是一種固溶強化合金，廣泛應用于熱處理爐和反應堆零件的生產中。由于合金的工作條件往往是高溫、高腐蝕環境，因此材料具有優異的抗硫化性、抗氧化性和自由耐久性。目前，該材料生產的零件（過熱器和再熱器管）的要求為：700℃20萬h的截面腐蝕低于20萬hmm，蠕變強度高于120萬hMPa[4]。文獻[5]指出，Inconel600鎳基合金溶質原子密和沉淀物對該材料的力學性能至關重要。 由于高溫合金的力學性能γ′沉淀物影響較大，目前的熱處理工藝主要是控制沉淀物的分布、形狀和體積分數。與此同時，文獻[6]也被發現M23C六碳化物，六方結構η相、富含SiG相存在于電子束熔煉中Inconel在600鎳基合金中，經過1200℃×60min固溶及時處理后仍存在。研究表明，如果鎳基高溫合金晶界富集G相，會降低材料的韌性、硬度、塑性和抗拉強度。因此，固溶處理對鎳基高溫合金的力學性能非常重要。目前對電子束熔煉進行固溶處理的研究Inconel600鎳基合金組織和硬度研究較少。因此，利用電子束熔煉設備制備了余量Inconel600鎳基合金，分析固溶參數對材料硬度的影響。 1用于實驗方法的實驗VPM沈陽真空技術研究所提供的一系列電子束熔煉設備，結構如圖1所示。沈陽某金屬產品企業提供熔煉材料(括號內為純度):Ni(99.99%)、Cr(99.94%)、Fe(99.7%)、C(99.99%)、Mn(99.6%)、Si(99.97%)、Co(98.97%)、Al(99.98%)、Ti(99.99%)、B(95%)和Nb(99.87%)。 熔煉設備的槍體真空度和爐體真空度分別為3.6×10-3Pa和4.1×10-3Pa。電子束流為500mA，電子槍電壓為25kV。為了提高合金組織的均勻性，本實驗采用次翻轉熔煉模式，熔煉成分如表1所示。熔煉后的Inconel600鎳基合金1210℃×20h熱鍛處理溫度為1150℃。 隨后進行1100~1250℃、20~120min高溫固溶處理(固溶強化)。 為觀察析出相，部分固溶處理后的樣品再進行750℃×15h及時處理。所有樣品空冷至室溫后，使用透射電鏡(自帶Image粒子統計程序)觀察樣品的形狀；通過掃描電子顯微鏡觀察樣品的晶界和晶體沉淀，電化學腐蝕液(電化學腐蝕容易得到更清晰的沉淀)為:CrO3(30g) H2SO4(20mL) H3PO4(300mL)，腐蝕電壓為5V、腐蝕時間為15s；X射線衍射器和能譜儀用于分析樣品組成和微區成分；用硬度計測試顯微硬度，加載時間為20s、壓頭載荷為120g，隨機抽取8次硬度值讀數平均值作為樣品顯微硬度。 2.1固溶溫度及時間的影響文獻[8]指出，Inconel600鎳基合金的標準固溶處理參數為：1100℃×20min。 2.1固溶溫度及時間的影響文獻[8]指出，Inconel600鎳基合金的標準固溶處理參數為：1100℃×20min。 圖2顯示1100、1150和1200℃、20min固溶后的樣品SEM形貌。由此看出，1100℃固溶試樣晶界分布大量G相，晶體中發現少量G相M23C6。文獻[9]結果表明，G相對富有Si相，且隨著Si隨著含量的增加，G相可能在晶粒內沉淀。文獻[10]指出，Inconel時效處理后，600鎳基合金的晶界將形成(Ni,Co)14(Nb,Ti)8Si9G相析出700℃、熱服10萬h后，G逐漸占據晶界。G相是伴隨著M23C6碳化物的形成會同時消耗基體中的碳化物Ti、Si、Cr、Ni元素以及MC碳化物。 圖2為固溶試樣SEM形貌。可以看出，G隨著固溶溫度的升高，逐漸溶解在基體中Ti促進元素的均勻分布，也有利于時效后γ′二次相沉淀。(本文僅研究G相，γ′二次相，一次MC碳化物對元素分布、相關因素和硬度的影響，不討論其原因或分布原理) 圖3為1250℃固溶后的樣品在不同時間顯微。可見固溶60min之后，大量的一次MC碳化物分布在晶粒內，通過EDSC含量與分析可見Nb均高于基體。由于枝晶偏析的存在，在凝固過程中，枝晶間和枝晶內Nb元素分布為08/2018戴新財：固溶處理Inconel600鎳基合金硬度影響機制研究··1825差異很大，濃度高Nb元素存在對NbC[10]的形成起到了很大的促進作用。不能完全消除固溶和熱鍛MC所以碳化物MC在基體中分布碳化物。γ′與文獻[8]研究類似，相未在基體中完全固溶。 MC隨著固溶時間的延長，碳化物的尺寸減小，并且仍在基體中分散。經過長時間的高溫固溶，基體中沒有發現二次相晶核。圖4為1250℃×120min固溶處理 750℃×15h時效處理的SEM形貌。可以看出，Cr23C6不連續分布在晶界，細小的二次相均勻分布在基體中。文獻[11]指出，顆粒狀不連續碳化物沉淀促進了高溫合金材料的強度，特別是在材料彎曲變形過程中，不連續碳化物阻礙了位錯運動，可以顯著提高合金硬度。 圖5為1200℃和1250℃固溶120min 750℃×15h時效處理后試樣TEM形貌。可以看出，球形二次相分布在兩種固溶溫度下的基體中。雖然尺寸不同，但二次相的平均尺寸為36nm。根據金相學的研究結果，在兩種溫度下γ′相的體積分數約為46%。由此推斷，固溶溫度對二次相的體積分數影響不大。2.固溶處理與顯微硬度的關系圖6為1200℃和1250℃固溶處理后試樣的顯微硬度變化。可以看出，在相同的時間條件下(60min以前)固溶溫度越高，顯微硬度越低。隨著時間的推移，合金溫度下合金的顯微硬度(60min以后)趨于一致，推斷固溶時間超過60。min后固溶溫度對Inconel600鎳基合金的顯微硬度影響較小。 750不同固溶溫度處理后的樣品℃×15h時效處理后，其顯微硬度基本相同(約369.86HV）。文獻[12]研究表明，利用位錯密度ρ可表示Inconel600鎳基合金的剪切流變應力τ：τ=ημb姨ρ（1）式中，b為柏氏矢量，μ剪切模量為合金，η經驗系數(0.25）。 文獻[12]指出，SSD(刃位錯)位錯密度GND(螺位錯)位錯密度構成Inconel位錯密度為600鎳基合金。其中，SSD位錯是合金基體的固有位錯，在硬度試驗中，合金近表面的**塑性變形 2018圖6 1200℃和1250℃固 溶處理后試樣的顯微硬度{n}{n}　　Fig.6Microhardnessofsamplesaftersolidsolutiontreatmentat1200℃and1250℃了GND位錯。在相同的固溶時間下，高溫對γ′形成原子的固溶起到了促進作用，降低了二次相含量，因此削弱了二次相與位錯的相互作用。基體