NC22DNb高温合金热轧板百科解析

NC22DNb高温合金热轧板百科解析

一、 材料本质与牌号对应

核心身份： NC22DNb是一种镍铬基沉淀硬化型高温合金，以其卓越的高温强度、优异的抗氧化/耐腐蚀性能和良好的加工性能闻名于世。

国际通用牌号： 该合金最广为人知的国际牌号是 Inconel 718 (常简写为IN718或718合金)。

国内牌号： 在中国对应的牌号通常是 GH4169。

形态： “热轧板”指该合金通过热轧工艺制成的扁平矩形板材产品，是其在工业应用中（尤其在需要较大面积或特定厚度的场合）的一种重要形态。

二、 核心化学成分 (典型范围)

NC22DNb (Inconel 718/GH4169) 的主要合金元素包括：

镍 (Ni)： 作为基体元素 (含量约50-55%)，提供优异的耐高温和耐腐蚀基础。

铬 (Cr)： (约17-21%) 提供抗氧化和耐腐蚀能力。

铁 (Fe)： (余量，约18-20%) 部分替代镍，降低成本并影响某些性能。

铌 (Nb) + 钽 (Ta)： (Nb约4.75-5.5%， Ta少量) 关键强化元素。主要形成亚稳的γ''相 (Ni3Nb)，提供强大的时效硬化效果，是合金高温强度的主要来源。

钼 (Mo)： (约2.8-3.3%) 提供固溶强化，增强高温强度和耐蚀性（尤其抗点蚀）。

铝 (Al) + 钛 (Ti)： (Al约0.2-0.8%， Ti约0.65-1.15%) 共同形成γ'相 (Ni3(Al, Ti))，提供辅助的沉淀强化作用，并有助于提高抗氧化性。

微量元素： 碳(C)、锰(Mn)、硅(Si)、钴(Co)、铜(Cu)、磷(P)、硫(S)等含量被严格控制。

三、 关键性能特点

卓越的高温强度与蠕变抗力： 在高达约650°C (1200°F) 的温度下，仍能保持极高的强度和优异的抗蠕变变形能力，这主要归功于γ''相的强化作用。其高温强度在同类合金中非常突出。

优异的抗氧化与耐腐蚀性能： 高铬含量使其在高温大气环境中具有良好的抗氧化性。同时，在多种苛刻的腐蚀介质中（如酸性环境、含硫气氛、盐水等）表现出优异的耐蚀性，尤其在抗应力腐蚀开裂方面表现良好。

良好的疲劳性能： 在高周疲劳和低周疲劳条件下都具有可靠的性能。

出色的加工制造性能 (相对而言)： 在沉淀硬化型高温合金中，NC22DNb (Inconel 718) 以其相对较好的热加工性（锻造、轧制）和冷加工性（冷轧、成形）、焊接性（可采用多种焊接方法，焊后需时效处理）而著称，这大大拓宽了其应用范围。

良好的低温性能： 在低温下也保持较好的韧性和强度。

四、 热轧板制造工艺要点

熔炼与铸造： 通常采用真空感应熔炼加真空自耗重熔的双联工艺，确保高纯净度和成分均匀性。

热加工： 铸锭经过均匀化处理后，在高温下（通常在1000°C以上）进行热轧。热轧过程：

将大尺寸铸锭轧制成所需厚度的板材。

破碎铸造组织，细化晶粒。

改善材料的致密性和均匀性。

固溶处理： 热轧后板材通常进行固溶处理（典型温度范围约950-980°C），目的是：

溶解绝大部分γ'和γ''相。

获得过饱和固溶体。

调整晶粒尺寸。

为后续时效硬化做准备。处理后在空气中或更快冷却。

时效硬化处理 (关键步骤)： 固溶处理后，必须进行双级时效处理以析出强化相：

第一阶段： 通常在约720°C 保温约8小时，然后炉冷。

第二阶段： 在约620°C 保温约8小时，然后空冷。

此过程精确控制γ''相 (Ni3Nb为主) 和γ'相 (Ni3(Al, Ti)) 的析出，达到最佳强化效果。

精整： 可能包括矫直、表面处理（如酸洗、打磨）等，以满足最终尺寸精度和表面质量要求。

五、 典型应用领域 (热轧板形态)

NC22DNb (Inconel 718/GH4169) 热轧板凭借其综合性能，广泛应用于极端环境：

航空航天：

喷气发动机：涡轮盘、压气机盘、叶片、机匣、燃烧室部件、紧固件。

火箭发动机：推力室、涡轮泵部件。

航天器结构件。

能源动力：

燃气轮机：涡轮盘、叶片、燃烧室部件。

核工业：反应堆堆芯部件（需满足核级要求）。

石油化工：

高腐蚀性环境下的阀门、泵体、法兰、管道、反应器部件（尤其在含硫油气开采中）。

其他工业：

需要高强度、耐腐蚀、耐高温的紧固件、弹簧、模具。

汽车高性能发动机部件（如赛车）。

医疗器械（如手术工具）。

六、 热轧板常见规格与标准

厚度范围： 通常从几毫米到几十毫米不等（例如 3mm - 50mm 或更厚），具体取决于生产能力和需求。

宽度范围： 可达数米。

长度范围： 根据轧机能力和客户要求。

执行标准： 常见的有 ASTM B637 (镍基合金棒材、锻件和锻坯)，板材的具体要求可能参考此标准或衍生标准/技术协议。AMS 5596, AMS 5597 等也是航空领域常用的材料规范。国内对应GB/T 14992, GB/T 14994, GB/T 14995等。

总结：

NC22DNb高温合金热轧板（即Inconel 718/GH4169热轧板）是镍铬基沉淀硬化合金的杰出代表。其核心优势在于650°C以下兼具无与伦比的高温强度、优异的抗氧化耐腐蚀性、良好的抗疲劳性能以及相对出色的加工制造性能。通过精密控制的热轧工艺和关键的双级时效热处理，板材获得所需的微观组织和卓越的综合力学性能。这使其成为航空航天发动机关键部件（如涡轮盘）、先进燃气轮机、严苛石油化工环境以及诸多高性能工业领域不可或缺的战略性材料。选择NC22DNb热轧板，意味着选择了在极端环境下可靠性的保障。（请注意：具体牌号对应关系可能因生产商或标准略有差异，应以具体材料标准和质保书为准）

上海商虎有色金属有限公司 主要分类及代表性牌号

一、 镍基高温合金（应用最广泛）

常见国际牌号：

Inconel 系列: Inconel 600, Inconel 625, Inconel 718 (应用最广的航空发动机材料之一), Inconel X-750, Inconel 617, Inconel 738, Inconel 939, Inconel 740H

Hastelloy 系列: Hastelloy X, Hastelloy C-276, Hastelloy B-3 (更侧重耐腐蚀，但也具高温性能)

Waspaloy (典型涡轮盘/叶片材料)

Rene 系列: Rene 41, Rene 80, Rene 88DT, Rene N5 (先进单晶/粉末合金)

Udimet 系列: Udimet 500, Udimet 520, Udimet 720

Nimonic 系列: Nimonic 75, Nimonic 80A, Nimonic 90, Nimonic 105, Nimonic 115, Nimonic 263

Alloy 系列: Alloy 800H/HT, Alloy 825, Alloy 230

Haynes 系列: Haynes 230, Haynes 282, Haynes 214

Mar-M 系列: Mar-M 247 (铸造叶片), Mar-M 200, Mar-M 002

CMSX 系列: CMSX-4, CMSX-10 (单晶合金)

其他: IN-100, IN-713C, IN-738LC, IN-939, Nimonic PE16, RR1000, ME3, TMS 系列 (日本)

中国牌号 (GH系列)：

变形合金: GH4169 (对应Inconel 718), GH3030, GH3039, GH3044, GH3128, GH3625 (对应Inconel 625), GH4099, GH4133, GH4141, GH4163, GH4738 (对应Waspaloy), GH5188 (对应Haynes 188，实为钴基), GH5605 (对应L605，实为钴基)

铸造合金: K403, K405, K406, K417, K417G, K418, K419, K423, K424, K438, K640 (司太立合金，钴基)

粉末合金: FGH4095, FGH4096, FGH4097, FGH4098, FGH4102

单晶合金: DD3, DD4, DD6, DD8, DD9, DD10, DD32, DD33, DD407

铁镍基高温合金（以铁、镍为主要基体）

常见国际牌号：

Incoloy 系列: Incoloy 800, Incoloy 800H/HT, Incoloy 825, Incoloy 901, Incoloy 903, Incoloy 907, Incoloy 909, Incoloy 925, Incoloy MA956 (ODS合金)

Pyromet 系列: Pyromet CTX-1 (如A-286)

A-286 (Fe-25Ni-15Cr，应用广泛)

N155 (Multimet)

19-9 DL

中国牌号 (GH系列)：

变形合金: GH2018, GH2036, GH2038, GH2130, GH2132 (对应A-286), GH2135, GH2136, GH2302, GH2747, GH2901 (对应Incoloy 901), GH2903, GH2907, GH2909, GH2984, GH3128 (实为镍基，常被归类讨论)

铸造合金: K213, K214

钴基高温合金

常见国际牌号：

Haynes 系列: Haynes 25 (L-605), Haynes 188, Haynes R-41 (实为镍基)

Stellite (司太立) 系列: Stellite 6B, Stellite 21, Stellite 31

Ultimet

FSX-414

MAR-M 509, MAR-M 302

E1, X-40, X-45, WI-52

中国牌号：

变形合金: GH5188 (对应Haynes 188), GH5605 (对应Haynes 25/L-605)

铸造合金: K640 (系列牌号，如K640M)，DZ40M

司太立合金: STL6, STL12, STL21等。