典型镍合金介绍

冶金和制造技术的不断进步推动了镍合金的发展，使得它们在化学工业中的应用范围日渐扩大。镍合金具有优良的耐蚀性、强度、韧性、冶金稳定性、可加工性及可焊接性的总合性能。许多镍合金又具有卓越的耐热性能，而成为要求耐化学腐蚀和高温强度用途的理想选择。这里介绍的可锻轧镍基合金（定义为含镍45%以上的合金）包括了在化学工厂常用的可锻轧耐蚀合金这些合金的化学成分和UNS牌号见表1。 表1 耐蚀镍合金的名义化学成分，%

合金 200 400 600 625 690 825 G-3 G-30 C-276 C22 C-2000 686 59 B-2 B-3 B-4 UNS牌号 N02200 N04400 N06600 N06625 N06690 N08825 N06985 N06030 N10276 N06022 N10200 N06686 N06059 N10665 N10675 N10629 Ni 99.6 66.5 75.0 62.0 61.0 42.0 44.0 43.0 57.0 56.0 59.0 60.0 60.0 69.0 68.5 66.0 Cr 15.5 21.5 29.0 21.5 22.0 29.8 15.5 22.0 23.0 21.0 23.0 1.0﹡ 1.5 1.0 Mo 9.0 3.0 7.0 5.0 16.0 13.0 16.0 16.0 15.8 28.0 28.5 28.0 Fe 1.0 8.0 2.5 9.0 29.5 19.5 15.0 5.5 3.0 1.5 5.0﹡ 1.5﹡ 2.0﹡ 1.5 3.5 W 1.5﹡ 2.8 3.8 3.0 3.7 3.0﹡ Cu 31.5 2.3 2.0﹡ 1.7 1.6 其它 1.0Mn 3.8（Nb+Ta） 1.0Ti 2.1Nb 1.0（Nb+Ta）

﹡ 为最大值 1.合金的性能

镍合金比不锈钢更贵。但是，使用初始成本而不是根据使用寿命周期进行比较的话，会出现错误的想法。例如，Ni-Cr-Mo合金成本大致是18Cr-8Ni不锈钢的5倍，是超级奥氏体不锈钢成本的大约2倍。

由于镍合金优越的耐蚀性能，初始成本的增加常常能够通过延长设备寿命，减少维修费用和极少的停机带来的长期费用的节省而获得补偿。

镍合金的物理性能与300系列奥氏体不锈钢的物理性能十分相似。作为一类，镍基合金的热

膨胀系数与碳钢的热膨胀系数大致相等，但是，显著低于300系列不锈钢的热膨胀系数。 虽然纯镍的导热性能超过了碳素钢，但是，大多数的导热性相当低，在某些情况下，甚至低于奥氏体不锈钢。

除纯镍以外，用于化学加工过程的镍合金大大优于300系列不锈钢。镍合金还有非常好的塑性和韧性（室温力学性能列于表2）。用于化学工厂设备的大多数合金的最大许用应力见ASME锅炉和压力容器标准的第Ⅷ部分。 表2 镍合金室温力学性能的最小值

合金 200 400 600 625 690 825 G-3 G-30 C-276 C-22 C-2000 622 59 B-2 B-3 B-4 极限抗拉强度,ksi 55 70 80 110 85 85 90 85 100 100 100 100 100 110 110 110 屈服强度,0.2% ksi 15 28 35 55 35 35 35 35 41 45 41 45 45 51 51 51 延伸率,% 40 35 30 30 30 30 45 30 40 45 45 45 45 40 40 40 镍合金具有全奥氏体显微组织。化学工业使用的几乎所有的镍合金都是固溶强化状态。添加有效硬化元素，如Mo和W，而不是碳化物形成元素，可以提高它们的强度。与奥氏体不锈钢一样，固溶的镍合金不能通过热处理强化，而只能通过冷加工使其强化。 另外一大类镍基合金通过沉淀硬化热处理可以使其强化。这类合金大多数是专供超高强度用途的合金，如在深层油气生产中和超高压工艺过程使用的合金。除了阀门和旋转机械设备中部分零件外，沉淀硬化镍合金在化学工厂中的使用有限。这类合金中还包含有在燃气涡轮、燃烧室以及宇航应用中使用的耐热超级合金。