Inconel600

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Inconel600

合金600/600H
GH600/NS3102/0Cr15Ni75Fe
Nicrofer® 7216/7216 H
W.-Nr. 2.4816
UNS N06600

材料特性

具有很好的耐還原、氧化、氮化介質(zhì)腐蝕的性能；
在室溫及高溫時(shí)都具有很好的耐應(yīng)力腐蝕開裂性能；
具有很好的耐干燥氯氣和腐蝕的性能；
在零下、室溫及高溫時(shí)都具有很好的機(jī)械性能；

由于對(duì)碳含量和晶粒度的控制，600合金具有很好的抗蠕變斷裂強(qiáng)度，推薦用在700℃以上的工作環(huán)境。

表1 牌號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)

材料牌號(hào)	標(biāo)準(zhǔn) 系列	標(biāo)準(zhǔn)
		化學(xué) 成分	管材		板材	棒材	帶材	焊絲	鍛件
		化學(xué) 成分	無(wú)縫管	焊接管	板材	棒材	帶材	焊絲	鍛件
美標(biāo) N06600	ASME （SB）		167、163 829	516 517	168	166	168	AWS A5.14	564
美標(biāo) N06600	AMS		5580		5540	5665	5540
國(guó)標(biāo) NS 3102 NW6600	GB/T	15007	2882	/	2054 15009 15010	4435	2072		26030
國(guó)標(biāo) NS 3102 NW6600	NB/T		47019 47047	/	47046				47028

表2 化學(xué)成分

元素	C	Cr	Fe	Ni	Mn
國(guó)標(biāo)NS3102	≤0.15	14.0~17.0	6.0~10.0	余量	≤1.0
美標(biāo)N06600	≤0.15	14.0~17.0	6.0~10.0	≥72.0	≤1.0
元素	P	S	Cu	Si	—
國(guó)標(biāo)NS3102	≤0.030	≤0.015	≤0.5	≤0.5	—
美標(biāo)N06600	—	≤0.015	≤0.5	≤0.5	—

表3 物理性能

密度	8.43 g/cm³
熔點(diǎn)	1354~1413℃

表4 室溫和高溫典型物理性能

溫度（℃）	比熱（J/Kg·℃）	熱傳導(dǎo)率（W/mk）	電阻率（μΩcm）	彈性模量（kN/mm2）	常溫至溫度下的膨脹系數(shù)（10-6/K）
0
20	455	14.8	103	214
93
100	475	15.8	104	209	13.7
200	495	17.0	106	205	14.1
204
300	508	18.4	107	200	14.4
316
400	525	20.0	108	194	14.8
427
500	550	22.0	111	187	15.1
538	572
600		24.0	112	180	15.4
649	602
700		25.7	112	172	15.8
760	620
800		27.5	112	163	16.1
871	630
900		29.4	113	153	16.4
982	635
1000		31.2	114	143	16.9

機(jī)械性能

以下是相應(yīng)規(guī)格退火態(tài)的600合金和固溶處理態(tài)的600合金的性能，其他特殊規(guī)格材料的特殊性能取決于特定的應(yīng)用場(chǎng)合。
表5 常溫下合金機(jī)械性能的小值

合金和狀態(tài)	抗拉強(qiáng)度 MPa	0.2%屈服強(qiáng)度 MPa	延伸率A5 %	洛氏硬度 B
合金600退火	≥550	≥240	≥30	≤195HB
合金600H 固溶	≥500	≥180	≥35	≤185HB

ISO V 型缺口沖擊韌性
合金600室溫平均值：≥ 150 J/cm2 橫向；≥ 200 J/cm2 徑向
合金600H：室溫平均值：≥ 120 J/cm2 橫向
表6 高溫機(jī)械性能

合金和狀態(tài)	抗拉強(qiáng)度（MPa）①，℃					0.2%屈服強(qiáng)度（MPa），℃
合金和狀態(tài)	100	200	300	400	450	100	200	300	400	450
合金600退火	520	500	485	480	475	180	165	155	150	145
合金600H 固溶	480	460	445	440	435	170	160	150	150	145
平均值

表7 常溫下，600合金的各種退火狀態(tài)和尺寸范圍的機(jī)械性能的小值

類型和尺寸		抗拉強(qiáng)度（MPa）	屈服強(qiáng)度0.2%,（MPa）	延伸率（50mm）（%）	硬度
類型和尺寸		抗拉強(qiáng)度（MPa）	屈服強(qiáng)度0.2%,（MPa）	延伸率（50mm）（%）	布氏	洛氏B
棒材
冷加工
＜12.7		≥825	≥620	≥7	…
≥12.7~25.4		≥760	≥585	≥10①	230-310
＞25.4~63.5		≥725	≥550	≥12	205-285
熱加工
＞6.35~12.7		≥655	≥310	≥20	135-240
＞12.7~76.2		≥620	≥275	≥25	135-215
＞63.5~114.3		≥585	≥240	≥30	…
退火態(tài)的所有尺寸		≥550	≥240	≥30	…
類型和尺寸		抗拉強(qiáng)度（MPa）	屈服強(qiáng)度0.2%,（MPa）	延伸率（50mm）（%）	硬度
類型和尺寸		抗拉強(qiáng)度（MPa）	屈服強(qiáng)度0.2%,（MPa）	延伸率（50mm）（%）	布氏	洛氏B
熱軋板
退火的		≥550	≥240	≥30	…
軋制態(tài)的（去應(yīng)力）		≥586	≥240	≥30	…
冷軋板
退火的（≥0.25mm）		≥550	≥240	≥30	…
硬化的		≥860	≥620	≥2	…
帶材
退火的		≥550	≥240	≥30	…	…
表面淬硬的		…	…	…	…	85-88
1/4硬化的		…	…	…	…	88-94
1/2硬化的		…	…	…	…	93-98
3/4硬化的		…	…	…	…	97~C25
硬化的		≥860	≥620	≥2	…	…
旋壓的		…	…	…	…	≥C30
管材
熱加工退火	≤127mm	≥550	≥205	≥30	…	…
熱加工退火	＞127mm	≥515	≥170	≥35	…	…
冷加工退火	≤127mm	≥550	≥240	≥30	…	…
冷加工退火	＞127mm	≥550	≥205	≥35	…	…
換熱管
退火		≥552	≥241	≥30	…	…

表8 合金600H的蠕變性能（1120℃固溶）

溫度	蠕變強(qiáng)度，Rm		蠕變應(yīng)力，Rp1.0
℃	104H N/mm²	105H N/mm²	104H N/mm²	105H N/mm²
500	297	215	153	126
600	138	97	91	66
700	63	42	43	28
800	29	17.1	18	12
850	17	9.2	11	6.7
900	13	7	8	4

實(shí)際上，達(dá)到700℃時(shí)，退火態(tài)材料和固溶態(tài)材料在蠕變強(qiáng)度上已經(jīng)沒(méi)有區(qū)別
了。對(duì)于在750℃的應(yīng)用場(chǎng)合，推薦采用具有小平均晶粒度的固溶處理態(tài)合金（晶粒度65μm/ASTM）

金相結(jié)構(gòu)

合金600為面心立方晶格結(jié)構(gòu)。

耐腐蝕性

600合金對(duì)于各種腐蝕介質(zhì)都具有耐腐蝕性。鉻的成分使該合金在氧化條件下比鎳99.2 (合金200) 和鎳99.2（合金201, 低碳）具有更好的耐腐蝕性。同時(shí)，較高的鎳含量使合金在還原條件和堿性溶液中具有很好的耐腐蝕性，并且能有效地防止氯-鐵應(yīng)力腐蝕開裂。合金在乙酸、醋酸、蟻酸、硬脂酸等有機(jī)酸中具有很好的耐蝕性，在無(wú)機(jī)酸中具有中等的耐蝕性。在核反應(yīng)堆中一次和二次循環(huán)使用的高純度水中具有很的耐蝕性。600合金尤其突出的性能是能夠抵抗干氯氣和氯化氫的腐蝕，應(yīng)用溫度達(dá)650℃。在高溫下，退火態(tài)和固溶處理態(tài)的合金在空氣中具有很好的抗氧化剝落性能和高強(qiáng)度。該合金也能抵抗氨氣和滲氮、滲碳?xì)夥眨窃谘趸€原條件交替變化時(shí)，合金會(huì)受到部分氧化介質(zhì)的腐蝕（如綠色死亡液）。

圖1 600合金的典型蠕變斷裂性能（1120℃固溶）

應(yīng)用范圍

應(yīng)用領(lǐng)域有：

侵蝕氣氛中的熱電偶套管
氯乙烯單體生產(chǎn)：抗氯氣、氯化氫、氧化和碳化腐蝕
鈾氧化轉(zhuǎn)換為六氟化物：抗氟化氫腐蝕
腐蝕性堿金屬的生產(chǎn)和使用領(lǐng)域，特別是使用硫化物的環(huán)境
用氯氣法制二氧化鈦
有機(jī)或無(wú)機(jī)氯化物和氟化物的生產(chǎn)：抗氯氣和氟氣腐蝕
核反應(yīng)堆
熱處理爐中曲頸瓶及部件，尤其是在碳化和氮化氣氛中
石油化工生產(chǎn)中的催化再生器
在700℃以上的應(yīng)用中推薦使用合金600H以獲得較長(zhǎng)的使用壽命。

加工和熱處理

600合金易進(jìn)行冷、熱加工、機(jī)加工和焊接。
加熱：
1. 在熱處理之前及熱處理過(guò)程中應(yīng)始終保持工件清潔；
2. 在熱處理過(guò)程中不能接觸硫、磷、鉛及其它低熔點(diǎn)金屬，否則會(huì)損害材料的性能，應(yīng)注意清除諸如標(biāo)記漆、溫度指示漆、彩色蠟筆、潤(rùn)滑油、燃料等污物。
3. 電爐以閉環(huán)溫度控制和無(wú)雜質(zhì)氣氛為佳，也可以采用雜質(zhì)含量很低的燃?xì)鉅t。
4. 爐氣以中性至微氧化性為宜，應(yīng)避免爐氣在氧化性和還原性之間波動(dòng)，加熱火焰不能直接燒向工件。
熱加工：
1. 600合金的熱加工溫度范圍1200℃~900℃，冷卻方式為水淬或快速空冷。
2. 為得到佳耐蝕性能和適宜的晶體結(jié)構(gòu)，熱加工后要進(jìn)行熱處理。材料可以直接送入已升溫的爐中。
冷加工：
1. 冷加工材料應(yīng)為退火或固溶熱處理態(tài)，600合金的加工硬化率與奧氏體不銹鋼接近，因此可以選擇類似的加工設(shè)備。
2. 在冷加工量過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行中間退火。
3. 在冷加工量大于5%時(shí)，則需要對(duì)工件進(jìn)行固溶處理。
4. 為減少材料的磨損，模具應(yīng)選擇合金刀具鋼、硬質(zhì)合金或鑄鋼。
熱處理：
1. 退火溫度范圍是920℃~1000℃，水冷或快速空冷。
2. 為得到高溫時(shí)長(zhǎng)期穩(wěn)定的性能，合金600H可以在1080℃~1150℃進(jìn)行高溫固溶處理(水冷或空冷)。
3. 在熱處理過(guò)程中，材料都必須按照前述的加熱過(guò)程中必須保持清潔的事項(xiàng)操作。
去氧化皮及酸洗：
1.600合金的表面氧化物和焊縫周圍的焊渣的附著性比不銹鋼更強(qiáng)，推薦使用細(xì)晶砂帶或細(xì)晶砂輪進(jìn)行打磨。
2. 在用HNO3/HF 混合酸進(jìn)行酸洗前必須小心打磨或鹽浴預(yù)處理將氧化膜打碎。

機(jī)加工

600合金須在熱處理之后進(jìn)行機(jī)加工，由于材料的加工硬化，因此宜采用比加工低合金標(biāo)準(zhǔn)奧氏體不銹鋼低的切削速度和重進(jìn)刀進(jìn)行加工，才能車入已冷作硬化的表層下面。
焊接600合金適合采用傳統(tǒng)焊接工藝與同種材料或其他金屬焊接，如鎢電極惰性氣體保護(hù)焊、等離子弧焊、手工亞弧焊、金屬極惰性氣體保護(hù)焊、熔化極惰性氣體保護(hù)焊。須采用低熱量輸入值。600合金的焊接必須在熱處理態(tài)進(jìn)行，并使用不銹鋼絲刷清理干凈污漬、粉塵和各種記號(hào)，母材的焊接邊緣大約25mm 寬的區(qū)域必須打磨至光亮金屬表面。層間溫度不超過(guò)150℃。不需要焊前或焊后熱處理。

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