NiCr21Mo14W 是一种高性能镍铬钼铌固溶强化型高温合金,其更广为人知的商业名称是 Inconel 625 (UNS N06625)。它以卓越的强度、优异的耐腐蚀性(尤其在恶劣环境和高应力条件下)以及出色的高温抗氧化性能而闻名。其热轧棒材形式广泛应用于要求苛刻的工业领域。
高强度: 即使在高温下也保持优异的机械强度。
卓越耐蚀性: 对多种腐蚀介质(包括氯化物溶液、酸、碱)具有极强抵抗力,尤其抗点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂。
优异的高温性能: 在高温下具有良好的抗氧化和抗蠕变性能。
良好加工性(相对其他高温合金): 可进行热加工(如锻造、热轧)和冷加工(需注意加工硬化),也可焊接。
广泛应用性: 是解决极端腐蚀和高温问题的可靠选择。
热轧棒材的生产和验收必须遵循严格的标准规范,这是采购合同中至关重要的技术依据。常用国际/行业标准包括:
ASTM B446: 美国材料与试验协会标准《Standard Specification for Nickel-Chromium-Molybdenum-Columbium Alloy (UNS N06625) Rod and Bar》。这是最常用和权威的标准之一,详细规定了化学成分、机械性能、尺寸公差、表面质量、检测方法等要求。
EN 10095: 欧洲标准《耐热钢和镍合金》。其中包含镍合金棒材的技术要求,对应牌号通常为 NiCr22Mo9Nb (即 2.4856),其成分和性能与 Inconel 625 基本一致。采购时需明确具体牌号(2.4856)。
AMS 5666: 航空航天材料规范《Nickel Alloy, Corrosion and Heat-Resistant, Bars, Forgings, and Rings 62.5Ni - 21.5Cr - 9.0Mo - 3.6Cb (Nb) Solution Heat Treated》。对航空应用有更严格的要求,通常要求固溶热处理状态。
GB/T 15007: 中国国家标准《耐蚀合金棒》。其中包含类似于 Inconel 625 的牌号(如 NS3306),规定化学成分、力学性能等技术要求。
采购注意: 在询价和签订合同时,必须明确指定所依据的标准及其最新版本号(例如:ASTM B446-19, EN 10095:1999 + A2:2006 中的 2.4856)。不同标准在细节要求上可能存在差异。
该合金的优异性能源于其精密的化学成分设计(典型范围,具体以标准限值为准):
镍 (Ni): ≥ 58% - 构成合金基体,提供基本的耐蚀性和高温强度。
铬 (Cr): 20.0 - 23.0% - 提供抗氧化和抗高温腐蚀能力。
钼 (Mo): 8.0 - 10.0% - 显著增强耐点蚀、缝隙腐蚀能力,并提高强度。
铌 (Nb) + 钽 (Ta): 3.15 - 4.15% - 主要添加铌,与碳形成稳定的碳化物 (NbC),在时效或焊接时还能析出强化相 γ'' (Ni3Nb),显著提高强度,尤其是高温强度。成分中通常标注为“Cb”。
铁 (Fe): ≤ 5.0% - 允许的杂质或少量添加元素。
碳 (C): ≤ 0.10% - 控制含量以减少碳化物析出对韧性和耐蚀性的不利影响。
锰 (Mn): ≤ 0.50%, 硅 (Si): ≤ 0.50%, 铝 (Al): ≤ 0.40%, 钛 (Ti): ≤ 0.40% - 通常作为脱氧剂或微量添加元素/杂质。
磷 (P): ≤ 0.015%, 硫 (S): ≤ 0.015% - 严格控制的有害杂质元素。
钴 (Co): ≤ 1.0% - 允许的杂质。
物理性能:
密度:约 8.44 g/cm³。
熔点范围:约 1290 - 1350 °C。
热膨胀系数:中等,具体值随温度变化。
热导率:较低。
电阻率:较高。
机械性能 (热轧态典型值,具体以标准规定的最小保证值为准):
ASTM B446 (热轧 + 退火态 - 最常见供货状态):
抗拉强度 (Rm): ≥ 827 MPa (120 ksi)
屈服强度 (Rp0.2): ≥ 414 MPa (60 ksi)
延伸率 (A, 50mm 标距): ≥ 30%
高温强度: 在高达约 700°C 下仍能保持相当高的强度(显著优于不锈钢)。
硬度: 热轧退火态硬度通常在 HRB 90 左右。
冲击韧性: 具有良好的冲击韧性。
注意: 实际性能受棒材直径/厚度、热加工工艺参数(终轧温度、变形量)以及最终热处理状态(通常是固溶退火)的影响。采购需明确要求的状态(如热轧 + 退火态)。
NiCr21Mo14W 的耐腐蚀性能是其最重要的价值所在:
优异的抗全面腐蚀能力: 对多种酸(如磷酸、硫酸、盐酸,尤其在氧化性条件下)、碱、盐溶液具有良好的抵抗力。
杰出的抗局部腐蚀能力:
抗点蚀 (PREN高): 高铬钼含量赋予其极强的抗点蚀能力。
抗缝隙腐蚀: 同样表现优异。
抗应力腐蚀开裂 (SCC): 对氯化物应力腐蚀开裂具有极强的抵抗力,这是其相对于奥氏体不锈钢的关键优势之一。
抗高温氧化: 在空气环境中,最高连续使用温度可达约 980°C,在循环氧化条件下可达约 1090°C,表面形成致密的氧化铬保护层。
抗渗碳和氮化: 在高温含碳、氮气氛中表现良好。
热轧棒材主要用于制造需要高强度、高耐蚀性和/或高温性能的零部件毛坯或直接加工件:
航空航天: 发动机部件(如燃烧室、环件、紧固件)、火箭发动机部件。
海洋工程与船舶: 螺旋桨轴、泵轴、阀门部件、紧固件、海水管路系统、潜艇部件(耐海水腐蚀和应力腐蚀)。
化学与石化加工: 反应器、换热器、搅拌器轴、泵和阀门部件(耐强酸、强碱及含氯离子介质腐蚀)。
石油与天然气: 井下工具、阀门、泵轴、法兰、紧固件(耐酸性油气环境、高应力、腐蚀疲劳)。
核电: 核燃料棒组件、控制棒驱动机构部件(耐高温高压水腐蚀)。
污染控制: 烟气脱硫 (FGD) 系统部件(耐酸露点腐蚀、氯化物腐蚀)。
特种工业: 高强度紧固件、弹簧(需要高强度和耐蚀性)、模具(高温应用)。
明确标准与牌号: 务必在询价单和合同中清晰注明所依据的完整标准号及版本(如 ASTM B446-19)和对应的牌号(如 UNS N06625, 2.4856, NS3306)。
规格与状态: 明确棒材的直径范围、长度要求、供货状态(通常是热轧 + 固溶退火态 - 即 ASTM B446 的 Annealed 状态)。
化学成分保证: 要求供应商提供熔炼炉号及对应的化学成分分析报告(符合标准要求)。
机械性能保证: 要求供应商提供符合标准规定的机械性能测试报告(通常按批次或炉号提供)。
表面质量: 明确表面要求(如无目视可见的裂纹、折叠、结疤等缺陷,允许的氧化皮程度)。
检测与证书: 要求供应商提供符合标准要求的检测报告(化学分析、力学性能测试等)和材质证明书(Mill Test Certificate - MTC 或 Certificate of Conformity - CoC)。
特殊要求: 如有超声波探伤 (UT)、晶粒度要求、特殊包装等,需明确提出。
NiCr21Mo14W (Inconel 625) 热轧棒材是一种性能极其优异的镍基高温耐蚀合金材料。采购员在采购过程中,必须牢牢抓住 “标准” (Specification) 这个核心,清晰定义所需的化学成分、机械性能、尺寸公差、交货状态和检测要求(依据如 ASTM B446 等具体标准),并确保供应商提供完整、有效的质量证明文件。深入了解其卓越的强度、耐蚀性(特别是抗氯化物应力腐蚀)和高温性能,有助于采购员精准定位需求,为关键设备或部件选择可靠的材料解决方案。
以下是上海商虎一些常见且重要的GH高温合金牌号,按基体元素分类:
一、 镍基高温合金
这是应用最广泛、牌号最多的一类。
GH3030 (GH30): 固溶强化型。具有良好的热疲劳性能和抗氧化性,用于800℃以下工作的燃烧室、加力燃烧室等板材部件。
GH3039 (GH39): 固溶强化型。综合性能优于GH3030,抗氧化性更好,用于900℃以下的燃烧室等高温部件。
GH3044 (GH44): 固溶强化型。具有高的塑性和中等的热强性,优良的抗氧化性,用于950℃以下工作的燃烧室、加力燃烧室等板材部件。
GH3128 (GH128): 固溶强化型。具有高的塑性、良好的抗氧化性和冲压性能,用于950℃以下工作的火焰筒、加力燃烧室等板材部件。
GH3600 (GH600): 固溶强化型。对应国外Inconel 600。优良的高温耐腐蚀和抗氧化性能,用于化工、核工业等高温耐蚀环境。
GH3625 (GH625): 固溶强化型。对应国外Inconel 625。具有优异的耐腐蚀性(尤其是耐点蚀、缝隙腐蚀)、抗氧化性和良好的综合力学性能,用于航空航天、海洋工程、化工等领域。
GH4033 (GH33): 时效强化型。用于700-750℃工作的涡轮叶片等。
GH4037 (GH37): 时效强化型。用于750-800℃工作的涡轮叶片。
GH4049 (GH49): 时效强化型。具有较高的高温强度和良好的综合性能,用于850℃以下工作的涡轮叶片。
GH4080A (GH80A): 时效强化型。对应国外Nimonic 80A。用于700-800℃工作的涡轮叶片、螺栓等。
GH4090 (GH90): 时效强化型。对应国外Nimonic 90。用于850℃以下工作的涡轮叶片、导向叶片。
GH4093 (GH93): 时效强化型。用于750℃以下工作的涡轮盘。
GH4098 (GH98): 时效强化型。用于800-850℃工作的涡轮叶片。
GH4105 (GH105): 时效强化型。用于900℃以下工作的涡轮叶片。
GH4133 (GH33B): 时效强化型。GH4033的改进型,主要用于涡轮盘。
GH4141 (GH141): 时效强化型。对应国外Inconel X-750。具有优良的高温强度和抗氧化性,用于700℃以下工作的弹簧、紧固件、涡轮叶片等。
GH4163 (GH163): 时效强化型。用于850℃以下工作的燃烧室部件。
GH4169 (GH169): 最重要和应用最广泛的镍基高温合金之一。时效强化型。对应国外Inconel 718。具有优异的综合性能(高强度、良好的抗疲劳、抗氧化、耐腐蚀性),工艺性能好(可锻、可焊),用于650℃以下工作的航空发动机涡轮盘、压气机盘、环件、轴、紧固件、机匣、结构件等,也用于火箭发动机、核反应堆、石油化工等领域。
GH4202 (GH202): 时效强化型。用于900℃以下工作的导向叶片等。
GH4738 (GH738): 时效强化型。对应国外Waspaloy。具有高的蠕变强度和良好的抗氧化性,用于815℃以下工作的涡轮盘、叶片、紧固件等。
GH5188 (GH188): 固溶强化钴基合金。具有优异的抗氧化性和抗热腐蚀性,良好的冷热疲劳性能,用于980℃以下工作的导向叶片、燃烧室等。
二、 铁镍基高温合金
基体以铁镍为主(通常Ni含量≥25%)。
GH2036 (GH36): 时效强化型。用于650-700℃工作的涡轮盘、紧固件等。
GH2130 (GH130): 时效强化型。用于700-750℃工作的涡轮盘、叶片等。
GH2132 (GH132): 时效强化型。对应国外A286。具有较好的综合性能,用于650℃以下工作的涡轮盘、紧固件、承力构件等。
GH2135 (GH135): 时效强化型。GH2132的改进型,性能更高,用于700-750℃工作的涡轮盘。
GH2302 (GH302): 时效强化型。用于700℃以下工作的涡轮叶片。
GH2706 (GH706): 时效强化型。类似Inconel 718但含铁量更高,用于650℃以下工作的涡轮盘等。
GH2747 (GH747): 时效强化型。具有优良的抗氧化性和抗渗碳性,用于高温化工设备、热处理炉构件等。
GH2901 (GH901): 时效强化型。对应国外Incoloy 901。具有高的屈服强度和抗松弛能力,用于650℃以下工作的涡轮盘、轴、紧固件等。
GH2903 (GH903): 低膨胀高温合金。对应国外Incoloy 903。在较宽温度范围内具有低的热膨胀系数和恒弹性模量,用于航空发动机的环形件、机匣等需要控制间隙的部件。
GH2907 (GH907): 低膨胀高温合金。对应国外Incoloy 907。性能与GH2903类似,但抗拉强度更高。
GH2984 (GH984): 时效强化型。具有优良的抗热腐蚀性能,用于舰船和工业燃气轮机叶片等。
三、 钴基高温合金
GH5188 (GH188): 如前所述,固溶强化钴基合金。优异的抗氧化性、抗热腐蚀性和热疲劳性,用于导向叶片、燃烧室等。
GH5605 (GH605): 固溶强化钴基合金。对应国外L605 / Haynes 25。具有高的高温强度和优异的抗氧化性,用于燃烧室、导向叶片、航天器部件等。
GH6159 (GH159): 时效强化钴基合金(含Ni高)。对应国外MP35N / Co-35Ni-20Cr-10Mo。具有极高的强度、韧性和优异的耐腐蚀性(尤其耐海水、H2S环境),用于航空紧固件、弹簧、医疗器械等。