Incoloy 840镍基合金百科解析

Incoloy 840镍基合金百科解析

（圆棒/毛细管形态）

一、材料定义与特性定位

Incoloy 840 是一种奥氏体镍-铁-铬合金，通过添加铝（Al）和硅（Si）实现高温抗氧化性优化，专为极端硫化物环境设计。其核心特性包括：

高温抗氧化性：最高持续使用温度达 900℃（1650℉），在含硫气氛中显著优于304/316不锈钢；

抗渗碳性：抵抗高温碳侵蚀，适用于裂解炉、热处理设备；

热强度稳定性：在热循环环境下保持结构完整性；

加工兼容性：支持冷热成型、焊接（需匹配焊材）。

二、核心生产标准规范

1. 国际主流标准

ASTM标准（美标）：

圆棒：ASTM B408（热轧/冷轧）

毛细管：ASTM B622（无缝镍合金管）

EN标准（欧标）：

EN 10095: 耐热钢（涵盖化学成分与力学性能）

GB标准（国标）：

GB/T 15007《耐蚀合金牌号》

GB/T 14996《耐热合金冷轧无缝管》

2. 关键工艺控制点

冶炼：真空感应熔炼（VIM）+ 电渣重熔（ESR），确保低杂质（S、P ≤ 0.015%）；

热加工：锻造/轧制温度区间 1050-1200℃，终锻温度≥900℃；

冷加工（毛细管）：多道次冷拔+中间退火（退火温度 1030-1120℃）；

表面处理：酸洗去除氧化皮（HNO3+HF混合液），毛细管内壁需抛光至Ra≤0.8μm。

三、关键性能参数详解

1. 基础物理性能

密度：7.95 g/cm³

熔点：1370-1425℃

热膨胀系数（20-1000℃）：14.5 μm/m·℃

热导率：12.5 W/m·K（100℃）

2. 力学性能（室温）

抗拉强度：≥550 MPa

屈服强度：≥240 MPa

延伸率：≥30%

硬度：≤90 HRB（退火态）

3. 耐腐蚀与高温性能

抗氧化性：

950℃静态空气中增重＜1.0 mg/cm²（100h）；

抗硫化性能比304高10倍以上（800℃含H₂S环境）。

抗渗碳性：在CH₄/H₂气氛中（980℃）表面碳渗透深度＜10μm。

四、毛细管特殊技术要求

尺寸精度：

外径公差：±0.05mm（＜φ3mm）

壁厚均匀性：≤±5%

冶金缺陷控制：

无晶间腐蚀倾向（通过 ASTM A262 Practice E 检验）；

100%涡流探伤（符合 ASTM E426）。

应用适配性：

适用介质：高温硫油、含氯废气、弱酸环境；

典型场景：热电偶保护套管、石化裂解炉传感器导管、热处理炉气体喷嘴。

五、采购选型注意事项

认证要求：

必查材质报告（MTC）符合 ASTM/EN 标准；

毛细管需提供工艺路线（冷拔道次+退火次数）。

供应商资质：

优先选择具备航空/核电材料生产认证（如NADCAP）的厂家；

要求提供第三方检测报告（SGS/BV）。

成本优化建议：

圆棒优先选用热轧态（非机加工件可降本）；

毛细管批量采购时定制内壁粗糙度（非关键工况可放宽至Ra1.6μm）。

六、典型应用领域

石油化工：裂解炉管支架、催化再生装置；

热处理工业：渗碳炉马弗罐、辐射管；

能源装备：垃圾焚烧炉传感器导管、燃气轮机热端部件；

精密仪器：高温高压传感器毛细护套。

注：实际采购中需依据工况明确附加要求（如晶粒度等级、非金属夹杂控制），并验证供应商的热加工工艺稳定性（直接影响高温蠕变性能）。

高温合金（又称热强合金、超合金）是一类在高温（通常指600°C以上）环境下仍能保持高强度、抗氧化、抗腐蚀、抗蠕变等优异性能的金属材料，广泛应用于航空航天发动机、燃气轮机、核工业、石油化工等领域。其牌号体系繁多，主要按基体元素（镍基、铁基、钴基）和强化方式（固溶强化、沉淀强化、弥散强化）分类。以下是一些常见且重要的高温合金牌号：

一、镍基高温合金 (应用最广泛)

固溶强化型：

Hastelloy X (哈氏合金X, UNS N06002)：优异的高温强度和抗氧化性，常用于燃烧室部件。

Inconel 600 (UNS N06600)：良好的耐热、耐腐蚀性，用于热交换器、炉用部件。

Inconel 601 (UNS N06601)：比600具有更好的抗氧化性和高温强度。

Inconel 625 (UNS N06625)：出色的抗疲劳、抗氧化和耐腐蚀性（尤其耐氯离子应力腐蚀），应用广泛。

Haynes 230 (UNS N06230)：优异的长期热稳定性、强度和抗氧化性。

GH3030 (中国牌号)：相当于苏联ЭИ435，固溶强化板材合金。

沉淀强化型：

Inconel 718 (UNS N07718)：应用最广泛的高温合金之一，综合性能好，工艺性能优异，用于涡轮盘、叶片、紧固件等。

Inconel 713C：铸造合金，良好的铸造性能和中高温强度，用于涡轮叶片。

Inconel 738LC：高性能铸造合金，用于燃气轮机涡轮叶片。

Waspaloy (UNS N07001)：高强度、抗蠕变，用于涡轮盘、叶片。

Rene 41 (UNS N07041)：高温强度极高，用于高应力部件。

Rene 80：高性能铸造合金。

Rene 88DT：粉末冶金盘件合金。

Udimet 500 / 700 / 720：高强度铸造/变形合金系列。

Mar-M247：高性能铸造合金，用于叶片。

CMSX-4 / -6 / -10：单晶合金系列，性能顶尖，用于先进发动机涡轮叶片。

PWA 1483 / 1484：普惠公司单晶合金。

RR3000 (Rolls-Royce)：罗罗公司单晶合金系列。

GH4169 (中国牌号)：相当于Inconel 718。

GH4099 (中国牌号)：相当于Inconel 718的改进型。

GH4738 (中国牌号)：相当于Waspaloy。

GH4141 (中国牌号)：相当于Rene 41。

DD4 / DD6 / DD9 / DD10 / DD32 / DD33 (中国牌号)：国产单晶合金系列。

ЭП742 (俄罗斯牌号)：镍基铸造合金。

ЖС6К (俄罗斯牌号)：镍基铸造合金。

ВЖЛ12У (俄罗斯牌号)：镍基粉末冶金合金。

氧化物弥散强化型 (ODS):

Inconel MA754 / MA758 / MA6000：通过机械合金化引入氧化物颗粒（如Y2O3）强化，具有极高的高温蠕变强度。

二、铁基高温合金 (铁镍基)

固溶强化型：

Incoloy 800 / 800H / 800HT (UNS N08800 / N08810 / N08811)：良好的高温强度和抗氧化、抗渗碳性，用于热交换管、炉用部件。

Incoloy 825 (UNS N08825)：优异的耐腐蚀性，特别是耐酸腐蚀。

RA330 (UNS N08330)：高温抗氧化、抗渗碳性优异。

沉淀强化型：

Incoloy 901 (UNS N09901)：高强度合金，用于涡轮盘、紧固件。

A-286 (UNS K66286)：最常用的铁基沉淀强化合金之一，用于涡轮盘、紧固件、叶片（较低温部分）。

Pyromet 860 (UNS K58600)：类似A-286。

GH2132 (中国牌号)：相当于A-286。

GH2901 (中国牌号)：相当于Incoloy 901。

GH2984 (中国牌号)：国产高性能铁镍基合金。

ЭП202 / ЭИ702 (俄罗斯牌号)：沉淀强化铁基合金。

ЭК79 (俄罗斯牌号)：沉淀强化铁基合金。

三、钴基高温合金

特点：耐热腐蚀（特别是含硫环境）性能优异，高温蠕变强度高，焊接性好。多用于导向叶片、燃烧室衬套等高温静止部件。

典型牌号：

Haynes 188 (UNS R30188)：固溶强化合金，综合性能好，抗氧化、耐热腐蚀。

Haynes 25 (L-605, UNS R30605)：经典钴基合金，强度高。

Stellite 6 / 21 / 31：司太立合金系列，以耐磨性著称，常用于耐磨涂层和耐磨部件，也具有良好的高温性能。Stellite 21/31耐热腐蚀性好。

FSX-414：铸造合金，用于导向叶片。

MAR-M 509 / 302 / 918：铸造钴基合金系列。

ЭП617 / ЭК88 (俄罗斯牌号)：沉淀强化钴基合金。

K40S / K44 (中国牌号)：铸造钴基合金。

选择高温合金牌号的关键因素

使用温度： 不同合金的最高使用温度差异很大。

承受应力： 是静态负载、动态负载还是循环负载？

环境： 氧化气氛？还原气氛？含硫、钒等腐蚀性介质？热腐蚀风险？

部件类型与工艺： 铸造件？锻造件？板材？是否需要焊接？粉末冶金？

成本： 钴基、单晶镍基等成本很高。