Inconel合金最初由美國The International Nickel Co.公司研發(fā)、制造，它完美的繼承了鎳元素的各項特性，因此價格也普遍偏高，若單從生產(chǎn)成本角度考慮選材，人們往往會忽視其性能而著眼于它的高成本，這樣也必然會導(dǎo)致選材的錯誤及不可預(yù)計的損失。實際上，由于其高溫下的耐蝕性和高強(qiáng)度，超出的生產(chǎn)成本可以從延長設(shè)備使用壽命和減免設(shè)備維修開支來得到彌補(bǔ)。因此，隨著近年來現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷提升，無論是海工裝備、航天工程，或電力、環(huán)保及汽車制造業(yè)都不乏它的身影。
1.分類
Inconel系列合金是鎳-鉻-鐵合金,后接以不同的三位數(shù)字，表示不同的化學(xué)成分的合金，如Inconel625、Inconel718等，第一位為偶數(shù)時，表示固溶強(qiáng)化型合金，奇數(shù)則表示沉淀強(qiáng)化型合金。
2.Incomel625
2.1 Inconel625基本性能
Inconel625是以鉬、鈮為主要強(qiáng)化元素的固溶強(qiáng)化型鎳基變形高溫合金，化學(xué)成分及物理性能見表1、2[1]，具有優(yōu)良的耐腐蝕和抗氧化性能，從低溫到980℃均具有良好的拉伸性能和疲勞性能，并且耐鹽霧氣氛下的應(yīng)力腐蝕。因此，可廣泛用于制造航空發(fā)動機(jī)零部件、宇航結(jié)構(gòu)部件和化工設(shè)備。該合金用于制造發(fā)動機(jī)機(jī)匣、導(dǎo)向葉片、安裝邊和筒體、燃油總管等零部件，已通過實際應(yīng)用考核，最高使用溫度為950℃，且合金在550～700℃長期使用后有一定的時效硬化現(xiàn)象，會導(dǎo)致合金塑性有一些下降。
表1? Inconel625化學(xué)成分表

表2? Inconel625的物理常數(shù)

2.2Inconel625耐蝕性能
Inconel625合金在很多介質(zhì)中都表現(xiàn)出極好的耐腐蝕性。在氯化物介質(zhì)中具有出色的抗點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和侵蝕的性能。具有很好的耐無機(jī)酸腐蝕性，如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸等，同時在氧化和還原環(huán)境中也具有耐堿和有機(jī)酸腐蝕的性能，有效的抗氯離子還原性應(yīng)力腐蝕開裂。在海水和工業(yè)氣體環(huán)境中幾乎不產(chǎn)生腐蝕，對海水和鹽溶液具有很高的耐腐蝕性[2]，在高溫時也一樣。
提高金屬材料的耐點蝕性，往往通過合金化的途徑，Inconel625合金正是利用了這一點，合金中的鎳元素可以使氧化膜結(jié)晶變細(xì)，增加氧化膜的致密度，抑制氯離子入侵，對抗氯離子腐蝕十分有效。鉻元素的存在，可以保持鈍化膜的高度穩(wěn)定，并且在鈍化膜遭到破壞后能及時進(jìn)行修補(bǔ)，文獻(xiàn)表明，當(dāng)鉻含量在25%左右時，點腐蝕速度會顯著降低，但對于其他強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，鉻只有與鎳、鉬、硅等元素共同作用時，才能抑制陽極熔解，來達(dá)到抗點蝕的目的。另外，Inconel625合金中含有8%~10%的鉬元素，它主要集中在靠近基體的鈍化膜中，當(dāng)遇到高濃度的氯化物溶液時，以MoO4-2形式溶解到腐蝕溶液中，若鈍化膜局部遭到破壞，MoO4-2將吸附在其表面，成功抑制合金的再溶解，提高耐點腐蝕能力。
3.Inconel1718
3.1 Inconel718基本性能
Inconel718是一種高強(qiáng)耐蝕用-253到704℃之間的鎳-鉻-鐵合金，典型的合金成分如表3以所示。這種可硬化的合金具有很好的塑性，甚至能加工成各種復(fù)雜的零部件，而且具有很好的焊接特性，尤其是能有效一直焊接破裂現(xiàn)象的產(chǎn)生，效果比較明顯。
表3? Inconel718化學(xué)成分表

另外，Inconel718合金具還有良好的塑性、延展性、疲勞特性、蠕變特性、抗拉強(qiáng)度，所以被廣泛的用于各個領(lǐng)域，比較典型的是應(yīng)用于液體火箭、防護(hù)套和各種各樣飛行器上的成型鈑金件、地上的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)、低溫儲存罐等。
Inconel718合金的物理常數(shù)列于表2中，楊氏模量、扭轉(zhuǎn)系數(shù)等列于表4、5中，這些表格中的數(shù)值由于化學(xué)含量和測試環(huán)境的不同可能會有稍微的出入[3]。
表4? Inconel718的物理常數(shù)

表5? Inconel718 低溫下的彈性模量

3.2 Inconel718耐蝕性能[4]
a)均勻腐蝕
均勻腐蝕是在接觸腐蝕介質(zhì)的全表面或大部分表面均勻進(jìn)行的腐蝕，它也是考核材料耐腐蝕性能的主要指標(biāo)。Inconel718合金具有優(yōu)良的抗均勻腐蝕性能，實驗發(fā)現(xiàn)氯離子的出現(xiàn)對合金的均勻腐蝕影響較輕，但I(xiàn)nconel718合金會發(fā)生明顯的鎳的選擇性溶解腐蝕，引起較嚴(yán)重的點蝕現(xiàn)象。
b)應(yīng)力腐蝕
應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）是指敏感金屬或合金在一定的拉應(yīng)力（施加的外應(yīng)力或殘余應(yīng)力）和一定的腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的一種特殊開裂方式。高溫高壓含濕硫化氫油氣環(huán)境下Inconel718合金組織演變對其耐SCC性能影響的相關(guān)研究較少，在實際過程中，Inconel718合金一般用作石油鉆探設(shè)備的關(guān)鍵部位，長期在高溫高壓環(huán)境下引發(fā)組織的相態(tài)變化會對合金的性能產(chǎn)生根本影響，由此導(dǎo)致材料失效，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
c)電偶腐蝕
在井下環(huán)境中很容易滿足電偶腐蝕發(fā)生所需的3個條件：電解質(zhì)溶液、兩種擁有不同自腐蝕點位的金屬且存在電接觸、兩種金屬同時與電解質(zhì)溶液有電接觸。在油氣井生產(chǎn)管柱結(jié)構(gòu)中，低合金鋼與Inconel718高合金鋼耦合后，Inconel718合金作為陰極會受到保護(hù)而腐蝕減緩，低合金鋼作為陽極會加速腐蝕，應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)大陰極小陽極的不利面積比，在模擬酸性油氣井中采用組合套管設(shè)計，即在腐蝕嚴(yán)重井段采用Inconel718合金，其余部分采用抗硫鋼材可靠性較高。
d)熱腐蝕
熱腐蝕是金屬材料在高溫含硫的燃?xì)夤ぷ鳁l件下與沉積在其表面的鹽發(fā)生反應(yīng)而引起的高溫腐蝕形態(tài)，通常可將熱腐蝕分為兩種類型，即高溫?zé)岣g和低溫?zé)岣g，影響兩種熱腐蝕過程的主要參數(shù)包括：合金成分、工藝條件、腐蝕介質(zhì)成分、腐蝕氣氛的流動速度、熱循環(huán)溫度以及燃?xì)饨M成等。Inconel718合金因在中低溫具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能以及耐氯化和耐熱腐蝕性能而廣泛用于渦輪發(fā)動機(jī)關(guān)鍵部位。
4.焊接性能
Inconel系列合金具有單相組織，焊接時存在與奧氏體不銹鋼相類似的問題，如焊接熱裂紋、焊縫氣孔、焊接接頭的晶間腐蝕等傾向。
4.1焊接熱裂紋敏感性
Inconel系列合金的焊接有時產(chǎn)生焊縫的宏觀裂紋、微裂紋或二者同時存在。熱裂紋是由于硫、鉛、磷或低熔點金屬混入，形成晶間薄膜引起高溫下的嚴(yán)重脆化，一般是由于夾雜物從表面沿晶間滲透而引起的。焊接過程中，微量元素硫、磷和碳會向晶界偏聚，碳促進(jìn)硫、磷偏析，同時合金中大量的鎳極易在晶界位置與硫化合生成硫化鎳，鎳和硫化鎳的產(chǎn)物（NiS+Ni）熔點僅為630℃，屬于低熔點共晶物，這是形成焊接熱裂紋的主要原因之一。另外，焊接線能量較大，使焊接接頭過熱產(chǎn)生粗大晶粒，在粗大的柱狀晶粒邊界上集中了一些低熔點共晶體，它們的強(qiáng)度低、脆性大，在焊接應(yīng)力作用下很容易形成熱裂紋。收弧時沒有填滿弧坑和電流衰減時間較短、收弧處熔敷金屬量少，出現(xiàn)凹坑，其強(qiáng)度薄弱，下易在相變應(yīng)力和拘束應(yīng)力的作用產(chǎn)生收弧處微裂紋。
4.2焊接氣孔敏感性
Inconel系列合金液態(tài)金屬流動性差，不易潤濕展開，易產(chǎn)生咬邊和未熔合等缺陷 即使增大焊接電流，也不能改進(jìn)液態(tài)焊縫金屬的流動性，反而帶來副作用，過大的焊接電流，不僅使焊接熔池過熱，增加熱裂紋產(chǎn)生幾率，而且會使焊縫金屬脫氧劑過分蒸發(fā)增加氣孔率。氧氣、氫氣、氮氣、二氧化碳、一氧化碳?xì)怏w在熔化的液態(tài)Inconel系列合金中溶解度極大，而在固態(tài)下溶解度大大減小，合金焊接過程中從高溫變冷時氣體在熔敷金屬中的溶解度也隨之下降，游離出來的氣體在流動性較差的液態(tài)合金中不能在焊縫凝固前完全溢出而形成氣孔。
5.結(jié)論
(1)Inconel系列合金主要包括固溶強(qiáng)化型和沉淀強(qiáng)化型兩類合金。
(2)Inconel系列合金耐腐蝕性能優(yōu)越，工程實際中，要根據(jù)腐蝕介質(zhì)的
性質(zhì)合理選擇。