Inconel740高温合金
Inconel 740合金是美国Special metals Coporation (SMC)在上世纪末专门为欧洲的700C超超
临界燃煤发电技术项目ThermieAD700开发的一种新型镍基高温合金，计划作为电站锅炉的好高温度
段过热器/再热器管材使用，蒸汽参数条件达37. 5MPa/700c"。之后，SMC 又希望将其作为集箱和燕
汽管道等厚壁管道材料使用。Inconel 740合金的开发目标是: (1) 耐火焰侧腐蚀性能满足200, 00h
金属损失不超过2mm的要求; (2) 700-760C的100, 000h持久强度不小于100MPa; (3) 在固溶态或
时效状态下薄壁和厚壁部件具备可焊性。基于此要求，Inconel 740合金是在Nimonic 263合金
(Ni-20Cr-20Co-6Mo-2. 2Ti-Al)成分基础上，增加Cr和降低Mo含量以增强抗氧化腐蚀性能，同时
添加Nb来增强y相的析出强化作用”。SMC 初期冶炼了40 多炉50磅的小炉合金、10多炉150 磅的半
生产性的中炉合金进行成分探索和各种性能试验，并采用VIM+ESR冶炼工艺冶炼了3炉生产性大炉合
金，进行了焊接、焊接接头性能试验、制管、弯管及焊接等全面的测试。美国SMC在2001年申请了
Inconel 740 合金的发明专利。我们早在2000年就开始与SMC合作对Inconel 740合金开展研究，
并首先提出改进合金的组织稳定性.1。SMC 在此基础上同时考熄焊接性能的改进，发展了Inconel
740H合金,并于2009年也申请了发明专利。Inconel 740合金已于2011年7月通过了ASME Code Case
Section I和Section II 的审核，有望在年内正式纳入ASME Code。同时，美国诸多方面也正在积极
做好准备工作，申请获得ASME认可能够将合金作为厚壁管道应用的候选材料。本文比较全面地介绍
了Inconel740合金在组织、性能方面的研究结果和740H合金的发展以及合金在应用研究上的结果。
2 Inconel 740 合金的成分和组织
Inconel 740合金的名义成分(wt%)为: C0.03， Cr 25.0, Co 20.0, Mo0.5, A10.9, Ti 1.8,
Nb 2.0, Mn 0.3, Fe 0.7, Si 0.5, Ni Bal。合金的标准热处理制度为: 1150C固溶处理 30min,水
滓，然后在800C时效16h,空冷。图1是合金标准热处理态的显微组织。晶粒尺寸范围在10-120μm
之间，平均晶粒尺寸约为50μm。通过X射线能谱、电化学萃取和X射线衍射分析，合金中的主要相
为在y基体上分布的y、MC、 MxCc和 G相。晶粒内随机分布的碳化物为MC型(Nb, Ti)C,晶界处碳化物
为MaCc型CrzCo,晶界处还有少量的G相ABunSir型(Nb, Ti).(Ni, Co) sSi。立方形r强化析出相均匀分
布在晶粒内部，大小约十几个纳米，rγ的晶格错配度约为0.7%。标准热处理态试样中几种析出相的
含量列于表1中,其中主要强化相Y的含量约为13wt%由此可见，r農心弓9公徒职向定公司。
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摘要:本文介绍了Inconel 740合金的组织和性能。Incone1 740合金在高溫长期时效时的组织不
稳定性主要表现在750/760C时y相急剧长大、η相的析出和晶界G相的形成。合金中A1和Ti含量的
调整以及Si含量的降低可以明显改善合金的组织稳定性，在750和800C长期时效没有出现η相和G
相，由此形成了740合金的改型合金740H. Inconel 740/740H具有优异的耐煤灰/烟气腐蚀和蒸汽氧
化以及持久性能，加工、焊接和制造性能也取得初步成功，使得该合金成为700-750C蒸汽参数超超
临界电站锅炉过热器/再热器管和厚壁管道的重要候选材料.
关键词:镍基合金Inconel 740/740H 超超临界电站组织耐蚀性能持久性能
Inconel 740合金在高温长期时效时的组织不稳定性主要表现在750/760℃时γ'相急剧长大、η相的析出和晶界G相的形成。合金中Al和Ti含量的调整以及Si含量的降低可以明显改善合金的组织稳定性，在750和800℃长期时效没有出现T1相和G相，由此形成了740合金的改型合金740H。Inconel 740/740H具有优异的耐煤灰/烟气腐蚀和蒸汽氧化以及持久性能，加工、焊接和制造性能也取得初步成功，使得该合金成为700-750℃蒸汽参数超超临界电站锅炉过热器/再热器管和厚壁管道的重要候选材料。
INCONEL740合金是一种可时效硬化的镍基高温合金，广泛用于先进的超超临界锅炉机组，工作环境为高应力和长期973K（700℃）以上，蠕变是主要的变形形式。由于长期暴露于高温条件下，合金中将形成片状η相，可能对合金的抗蠕变强度和延性造成不利影响。为此，美国的科研人员在1023K（750℃）温度下分别对平滑和缺口的INCONEL740合金试样进行了长达20，000小时的蠕变断裂试验。科研人员通过定量电子显微镜，观察试样的蠕变断裂寿命、蠕变延性、失效形式和微观组织，发现少量的η相不会降低合金的蠕变性能，应力施加对η相的沉淀有较小影响，但不影响其生成速率。根据观察，经过20，000小时的蠕变暴露之后，与热力计算结果相比，合金的微观组织达到平衡状态，因此得出结论20，000小时的蠕变试验可充分说明合金的长期蠕变性能.
Inconel 740合金在950℃的静态空气中氧化时,氧化动力学遵循抛物线规律,氧化膜黏附性能良好,表面氧化膜完整,外层由Cr2O3和少量的（Ni,Co）Cr2O4、TiO2组成,中间层为SiO2和Al2O3,内层氧化物为Al2O3和TiO2;合金在750℃含有10%水蒸气的空气中的腐蚀动力学也近似遵从抛物线规律,表面氧化膜很薄且致密性较差,表面氧化层主要为Cr2O3,内层氧化物为Al2O3和TiO2.
Inconel 740
一、化学成分(wt%):
C
Cr
Hi
Co
Mo
1
Ti
Fe
Nb
Si
Mn
003
25.0
余里
20.0
05
0.9
1.8
07
2.0
0.5
0.30
二、物理性能:
密度
熔化温度
电阻率
弹性模量
比热容
(g/cm3)
(。C)
( 0*m)
(GPa)
(J/kg° C)
8.05
1288- 1362
1.168
221
449
三、在常温下的好小机械性能:
屈服强度(MPa)
抗拉强度(MPa)
延伸率%
横断截面率%
313.7
796.4
57.5
67.5
四、特性:
1.具有优异的耐高温腐蚀性能；
2.具有良好的抗氧化性能；
3.具有良好的抗煤灰腐蚀性能；
4.具有良好的抗氧化、渗碳和硫腐蚀性能。
五、应用领域:
应用包括先进电力生产锅炉管和柴油机排气阀等。