Incoloy A-286铁基高温合金钢板百科解析

Incoloy A-286铁基高温合金钢板百科解析

（Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型超合金）

一、核心身份标识

国际牌号：UNS K66286 / ASTM A286

材料类型：奥氏体沉淀硬化型铁镍铬基高温合金

标准归属：美标ASTM A638/A453规范中的660级

代际定位：第一代高温合金代表，兼顾成本与性能

二、化学成分设计精髓

基体框架：

铁（Fe）：维持成本优势的基体（占比约55%）

铬（Cr）：15% 提供抗氧化腐蚀屏障

镍（Ni）：25% 稳定奥氏体结构并提升高温韧性

强化相位：

钛（Ti）：2.25% + 铝（Al）：0.3% → 形成γ'相（Ni₃Ti/Al）核心强化源

钼（Mo）：1.3% 增强固溶强化与抗蠕变能力

微量调控：

钒（V）：0.5% 细化晶粒

硼（B）：0.005% 抑制晶界脆化

碳（C）：≤0.08% 控制碳化物析出

三、核心性能优势

高温强度

长期服役：650~700℃区间保持高强度（优于304不锈钢2倍以上）

短时峰值：815℃仍保有有效机械性能

抗氧化腐蚀

气体环境：持续抵抗980℃以下氧化腐蚀

介质兼容：耐弱酸、盐雾、燃烧废气环境

特殊力学表现

抗应力松弛：高温螺栓应用的核心优势（700℃应力保持率＞80%）

低温韧性：-196℃冲击功无明显下降

四、加工与热处理关键技术

热加工窗口：

锻造/轧制温度：900~1140℃（终锻温度≥870℃）

冷却要求：空冷防脆性相析出

终极强化工艺：

图表

代码

下载

980-1000℃快冷

720℃保温16h

空冷

固溶处理

获得过饱和固溶体

时效处理

γ'相弥散析出

峰值硬度HRC≥35

加工警示：

焊接需选用ERNiFeCr系列焊材 + 惰性气体保护

冷成型后必须时效处理恢复性能

五、典型工业应用场景

航空航天

喷气发动机：涡轮盘紧固螺栓、燃烧室支撑件

火箭引擎：高温阀门壳体、推力结构件

能源装备

燃气轮机：700℃级螺栓/叶片夹持件

核电系统：蒸汽管道法兰连接件

特种制造

超导磁体结构架（-269℃液氦环境）

化工反应器高应力螺栓

六、关键数据指标（文字描述）

室温强度：屈服强度≥585MPa，抗拉强度≥895MPa

高温强度：650℃下抗拉强度仍＞620MPa

持久寿命：700℃/310MPa条件下断裂时间＞100小时

热膨胀系数：20-650℃区间均值14.2×10⁻⁶/℃

七、材料局限与应对

耐蚀短板：

不适用于强还原性酸（如盐酸）环境

氯离子应力腐蚀敏感性高于哈氏合金

成本定位：

价格介于不锈钢与镍基合金之间（约为Inconel 718的60-70%）

八、选材决策建议

✅ 优先选择场景：

650-700℃需高强紧固的动载部件

同时要求低温韧性及高温抗氧化环境

成本敏感型航空/能源装备

❌ 规避场景：

高浓度硫酸/盐酸介质

850℃以上长期服役的承重结构

结语

Incoloy A-286通过巧妙的γ'相沉淀强化机制，在铁基合金中实现了接近镍基合金的高温性能。其卓越的高温螺栓应用特性及优异的性价比，使其在航空航天紧固系统、能源装备关键连接件领域持续服役超半个世纪。材料选用时需重点权衡其在高温氧化环境与含氯介质中的性能边界，以最大化发挥其工程价值。

上海商虎高温合金（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。

总结

以上列举的只是部分常见且有代表性的牌号，实际应用中的牌号极其繁多，各大材料供应商（如SMC, Haynes, ATI, Cannon-Muskegon等）和发动机制造商（GE, P&W, RR等）都有自己的专有牌号体系。在选择时，必须根据具体的应用工况、设计要求和成本预算，查阅详细的材料性能数据手册或咨询材料专家。