什么是铬镍铁合金材料？Inconel 的成分、性能、等级和应用

当想到在严格应用中实现高性能的材料时，Inconel 材料的名称自然而然地浮现在脑海中。由于铬镍铁合金材料非常昂贵，因此用途有限。因此，与钢或铝相比，Inconel 材料通常不太熟悉。在本文中，我们将探讨这种独特镍合金的一些基础知识。

什么是 Inconel？

Inconel 材料是镍铬基高温合金。铬镍铁合金具有很高的耐腐蚀性、抗氧化性、高温强度和抗蠕变性。Inconel 能够承受高温和极强的腐蚀性环境。

“Inconel”一词是美国 Special Metals Corporation 的注册商标。1932 年，第一种 Inconel 合金诞生。

铬镍铁合金的成分

Inconel 材料的化学成分随等级而变化。由于这是一种镍合金，因此镍百分比更高。Inconel 合金材料中存在的其他元素是：

铬

铁

钴

钼

钛

铌

请参阅下面的表 1，其中提供了一些常见 Inconel 材料等级的化学成分。元素的所有值均以质量 % 为单位提供

铬镍铁合金牌号镍 （Ni）铬 （Cr）铁 （Fe）钼 （Mo）铌 （Nb） & 钽 （Ta）钴 （Co）锰 （Mn）铜 （Cu）铝 （Al）钛 （Ti）硅 （Si）碳 （C）硫 （S）磷 （P）硼 （B）

600≥7214-176-10–––≤1.0≤0.5––≤0.5≤0.15≤0.015––

61744.2–6120-24≤38-10–10-15≤0.5≤0.50.8-1.5≤0.6≤0.50.05-0.15≤0.015≤0.015≤0.006

625≥5820-23≤58-103.15-4.15≤1≤0.5–≤0.4≤0.4≤0.5≤0.1≤0.015≤0.015–

690≥5827-317-11–––≤0.5≤0.5––≤0.5≤0.05≤0.015––

核级 690≥5828-317-11––≤0.1≤0.5≤0.5––≤0.5≤0.04≤0.015––

71850–5517-21平衡2.8-3.34.75-5.5≤1.0≤0.35≤0.30.2-0.80.65-1.15≤0.35≤0.08≤0.015≤0.015≤0.006

X-750 系列≥7014-175-9–0.7-1.2≤1.0≤1.0≤0.50.4-1.02.25-2.75≤0.5≤0.08≤0.01––

表 1：铬镍铁合金的成分

Inconel 材料的性能

Inconel 的特点是能够承受非常高的温度。铬镍铁合金即使在高温下也能保持出色的强度。加热时会形成厚而稳定的保护性氧化层，即使在高温下也能提供出色的耐腐蚀性。对于钢材料屈服于蠕变的极高温应用，Inconel 材料是理想的选择。

Inconel 合金材料牌号

Inconel 材料具有多种等级，其成分和性能各不相同，专为特定应用而开发。常见的 Inconel 牌号如下：

Inconel 188：广泛用于商用燃气轮机和航空航天应用。

Inconel 230：主要用于电力、航空航天、化学加工和工业加热行业。

Inconel 600：固溶体强化。

铬镍铁合金 601

Inconel 617：用于 ASME 锅炉和压力容器规范，用于高温核应用，例如熔盐反应堆。

Inconel 625： 耐酸性，良好的焊接性。

Inconel 690：用于核应用和低电阻率

铬镍铁合金 706

Inconel 713C：它是一种可沉淀硬化的镍铬基铸造合金。

Inconel 718：这种合金是 γ 双底毛强化合金，具有良好的焊接性。

Inconel X-750： 广泛用于燃气轮机部件、叶片、密封件和转子。

Inconel 751：增加铝含量，提高 1600 °F 范围内的断裂强度。

Inconel 792：添加增加铝含量，以改善高温耐腐蚀性能，特别适用于燃气轮机。

合金 825

铬镍铁合金 907

铬镍铁合金 909

Inconel 925：Inconel 925 是一种碳含量低的非稳定奥氏体不锈钢。

Inconel 939：强化 Gamma Prime 以提高可焊性。

Inconel材料的应用

INCONEL 合金被指定为 UNS N06625、Werkstoff 编号 2.4856 和 ISO NW6625。NACE MR-01-75 标准列出了铬镍铁合金材料。Inconel 材料产品以所有标准轧机形式制造，包括棒材、棒材、线材、线材、板材、片材、带材、型材、管材、管材和锻件。

Inconel 合金最广泛的应用是在航空航天工业中。航天飞机、火箭发动机、3D 打印技术等都使用 Inconel。核工业还使用许多不同的 Inconel 等级。Inconel 合金的其他用途包括：

喷气发动机

燃油喷嘴

发动机零部件

加力燃烧室环 （Afterburner Rings）

海水船舶应用

石油和天然气开采

工业加工

制药行业

Inconel 与 Monel

Inconel 和 Monel 都以镍为主要元素。但是，这两种镍合金之间存在许多差异。Inconel 和 Monel 之间的主要区别如下表 2 所示：

参数镍 铁合金蒙乃尔

定义Inconel 是一种镍铬基高温合金蒙乃尔合金是镍铜基合金

最大镍含量Inconel 基材中大约含有 72% 的镍。蒙乃尔合金的成分中含有约 67% 的镍。

价格Inconel 比 Monel 贵。蒙乃尔合金比 Inconel 相对便宜。

高温耐腐蚀性Inconel 在高温下具有优异的耐腐蚀性。在较低温度下，蒙乃尔合金的耐腐蚀性因其成本低而受到青睐。

熔点范围2500 至 2600 华氏度2372 至 2462 华氏度

密度每立方厘米 8.8 克每立方厘米 8.22 克

硬度难相对柔和。

温度范围最大温度范围为 2200 华氏度最大温度范围为 1000 华氏度

强度Inconel 的强度高于 Monel。降低

表 2：蒙乃尔合金与铬镍铁合金

 

一、英科乃尔：

UNS N06600、Alloy20、Alloy600、UNS N06601、Inconel601、Alloy601、UNS N06Alloy20、InconelAlloy20、AlloyAlloy20、Inconel690、Inconel718、InconelX-750

二、英科：

UNS NO8800、Incoloy800、Alloy800\UNS NO8811、Incoloy800H、Alloy800H/800HT、UNS NO8825、Incoloy825、Alloy825

三、Carpenter20合金：

Alloy20cb-3、UNS NO8020

四、蒙乃尔：

Monel400\NO4400\Alloy400\MonelK500\NO5500

五、哈氏合金：

Hastelloy C-276、C-22、C-4、Hastelloy B、B-2、B-3、Hastelloy X、G、G2、G3、Hastelloy G30

六、固溶强化性铁镍基合金：

NS111、NS112、NS113、NS131、NS141、NS142、NS143

七、固溶强化型镍基合金：

NS311、NS312、NS313、NS314、NS315、NS321、NS322、NS331、NS332、NS333、NS334、

NS335、NS336、NS341

八、时效强化型镍基合金：

NS411

九、固溶强化型铁基合金：​

GH1015、GH1035、GH1040、Alloy20、3J53十、时效硬化性铁基合金：

GH2018、GH2036、Alloy20、Alloy20、GH2132/SUH660、Alloy20、GH2136、GH2302

十一、固溶强化型镍基合金：

Alloy20、Alloy20、GH3044、GH3028

十二、时效硬化型镍基合金：

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169

十三、奥氏体不锈钢:

904L（UNS N08904）、Nitronic60(S21800）、nitronic50(XM-19)/S20910、304L、316Ti、316N、316LN、316Mod、317L、317LN、309S、310S、304N

十四、复合式不锈钢：

SAF2205（F51）、SAF2507（F53）、S32760、254SMo（F44、DIN1.4529）、329J1（0Cr26Ni5Mo2）、SAF2506、0Cr17Mn13Mo2N(A4钢)

十五、沉淀硬化不锈钢

17－4PH(SUS630、S17400、0Cr17NiCu4Nb)、17-7PH（SUS631、0Cr17Ni7Al)、15-7Mo（SUS632、0Cr15Ni7Mo2Al）、15-5PH VAR(S15500、0Cr15Ni5Cu3Nb)

十六、其它：

可伐合金4J29 Kovar，Invar合金4J36 Invar合金、4J34，4J46，4J32，4J42