Inconel 718 是一种沉淀硬化型镍铬铁超级合金，专为在极端环境中实现可靠的性能而设计，其耐腐蚀性能可超过 100 兆帕。 700°C (1300°F).它集优异的屈服强度、抗蠕变性、热稳定性和耐腐蚀性于一身，是喷气发动机、燃气轮机、深井油气工具和先进能源系统中应用最广泛的高温合金之一。
与 Waspaloy 或 Rene 系列等其他超级合金相比，Inconel 718 因其独特的 γ″ 强化机制和出色的可焊性而备受推崇，在航空航天和重工业应用领域具有无与伦比的多功能性。
什么是铬镍铁合金 718？
铬镍铁合金 718 是一种 沉淀硬化镍基超级合金 主要通过组建 γ″（伽马双质子，Ni₃Nb） 和 γ′（Gamma Prime，Ni₃(Al,Ti)) 在老化过程中。这些冶金相赋予了合金特有的高强度、抗疲劳性和长期热稳定性。
材料标准
- UNS： N07718
- W.Nr. (DIN)： 2.4668
- 通用名称： 合金 718、镍 718、铬镍铁合金 718
铬镍铁合金 718 最重要的优点之一是 缓慢沉淀动力学 相的γ″相，从而大大降低了对γ″相的敏感性。 焊缝热影响区开裂.因此，它被认为是最容易焊接的超级合金之一。
化学成分
铬镍铁合金 718 的高温强度和抗氧化性源于以下化学元素。化学元素 ≈5% Nb（铌） 含量是γ″降水强化的决定性特征。
| 要素 | 重量 % | 功能 |
|---|---|---|
| 镍 (Ni) | 50.0-55.0 | 提供基体稳定性和耐腐蚀性。 |
| 铬 (Cr) | 17.0-21.0 | 形成保护性氧化物；提高抗氧化性和耐腐蚀性。 |
| 铁（Fe） | 平衡 | 提高可制造性和成本效益。 |
| 铌 (Nb) + 钽 (Ta) | 4.75-5.50 | 关键γ″强化元素（Ni₃Nb）。 |
| 钼（Mo） | 2.80-3.30 | 固溶强化；增强抗点蚀能力。 |
| 钛 (Ti) | 0.65-1.15 | 支持 γ′ 的形成；有助于硬化。 |
| 铝 (Al) | 0.20-0.80 | 改善抗氧化性和 γ′ 沉淀。 |
物理和化学特性
这些特性决定了铬镍铁合金 718 在热、机械和腐蚀环境中的性能。
物理特性
- 密度： 8.19 克/立方厘米（0.296 磅/平方英寸）
- 熔化范围： 1260-1336 °C
- 导热性： 21 °C 时为 11.4 W/m-K
→ 低导电性会增加加工过程中的切削边缘温度。 - 热膨胀 13.0 µm/m-°C（20-100 °C）
- 磁性能 非磁性
化学特性
- 耐高温氧化： 高达 ~980 °C 的稳定保护性氧化物
- 耐腐蚀： 在酸、碱、海水和氯化物环境中表现优异
- 抗应力腐蚀开裂（SCC）： 在酸性气体（H₂S）和氯化物环境中具有很强的耐受性
- 符合 NACE MR0175 标准： 常用于石油和天然气井下工具
机械性能
典型值为 AMS 5663（锻造，老化状态）：
- 拉伸强度： ≥1240 兆帕（180 千卡/平方英寸）
- 屈服强度（0.2% 偏移）： ≥1034 兆帕（150 千卡/平方英寸）
- 伸长率： ≥12%
- 硬度 36-44 HRC
- 高温强度保持： 650 °C 时的室温强度 >80%
- 抗蠕变性 在持续负载下具有出色的长期稳定性
制造和加工特性
铬镍铁合金 718 以其高温强度和沉淀硬化的微观结构而闻名，这对其机加工性能、焊接性能和热处理性能有很大影响。
其机加工性能一般被评为 10-15%（相对于 AISI B1112 钢的 100%）这种低额定值主要是由于加工硬化、热积累和碳化物引起的工具磨损。
加工特性
铬镍铁合金 718 具有多种内在材料特性，因此被归类为难加工合金：
- 严重的工作硬化
当切削工具接触到合金表面时，合金几乎立即发生加工硬化。随着应变的积累，硬化层会增加切削力和刀具负荷。
- 低导热性
加工过程中产生的热量无法有效散发。大部分热能都集中在切削刃上，加速了磨损和热裂纹。
- 硬质合金
微观结构中存在的富铌碳化物是一种坚硬的磨料颗粒。这些碳化物会缩短刀具寿命，因此需要坚固耐用的刀具材料。
这些因素共同导致了加工速度低、刀具更换频繁以及对热控制的严格要求。
焊接性
与许多沉淀硬化超耐热合金不同，铬镍铁合金 718 具有优异的可焊性。γ″相的析出速度很慢，从而最大限度地降低了焊接风险：
- 热影响区开裂
- 应变时效开裂
- 焊后脆化
Inconel 718 与 TIG、MIG、EBW 和激光焊接兼容。焊接后，该合金可进行完全时效处理，以恢复其机械强度。
热处理
铬镍铁合金 718 对沉淀硬化热处理反应强烈。其强度主要来源于γ″（Ni₃Nb），并得到γ′（Ni₃(Al,Ti)）的支持。
热处理的主要特点包括
- 溶液退火 溶解现有沉淀物并均匀化基质。
- 双重老化 促进γ″和γ′相的可控沉淀，达到最大强度。
- 稳定的微观结构 因此，在高温条件下，它具有出色的抗蠕变性和长期的结构完整性。
这种热处理特性使 Inconel 718 能够在航空航天、涡轮机和油气环境中保持较高的机械性能。
应用
Inconel 718 可用于要求高强度、抗氧化性和高温疲劳稳定性的环境中。
由于它兼顾了焊接性、抗蠕变性和长期结构稳定性，因此被广泛应用于航空航天、能源和重型工业系统。典型的应用类别包括:
- 航空航天组件如涡轮盘、压缩机叶片、发动机外壳和高温紧固件。
- 石油和天然气井下设备包括井下工具、安全阀和专为含 H₂S 环境设计的圣诞树部件。
- 能源与核系统特别是燃气轮机热截面部件和需要长期热稳定性的反应堆结构部件。
- 火箭和航天硬件如液体火箭涡轮泵外壳和低温推进剂贮箱结构。
常见问题
问题 1：铬镍铁合金 718 的强度是否高于钛合金（Ti-6Al-4V）？
是的。虽然钛合金较轻，但在 400 °C 以上强度会迅速降低。铬镍铁合金 718 即使在高温下也能保持卓越的强度和抗蠕变性。 700 °C因此，它是高温应用的理想选择。
问题 2：铬镍铁合金是最坚固的金属吗？
铬镍铁合金 718 是最坚固的金属之一 在高温下.虽然有些钢材的室温强度超过了它，但很少有材料能在 600 °C 以上的温度条件下达到它的性能。
问题 3：镍 718 和铬镍铁合金 718 是同一种材料吗？
是的。"Inconel "是特种金属公司的商标，而 "Nickel 718 "是通用名称。两者都是 UNS N07718 下的同一种合金。
结论
Inconel 718 具有独特的高温强度、优异的可焊性和长期稳定性，是极端工程环境中不可或缺的材料。从喷气发动机涡轮盘到深井油气工具，它一直是现代工业中最值得信赖的超级合金之一。
对于制造商来说，了解其 加工硬化行为、低导热性和快速刀具磨损倾向 是实现高质量数控加工的关键。我们在镍基超合金方面拥有丰富的经验、 我们提供精密加工的 Inconel 718 部件 符合严格的 AMS 和 ASTM 规范。
