因科內(nèi)爾合金最初由美國(guó)The International Nickel Co.公司研發(fā)、制造，它完美的繼承了鎳元素的各項(xiàng)特性，因此價(jià)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(huì)忽視其性能而著眼于它的高成本，這樣也必然會(huì)導(dǎo)致選材的錯(cuò)誤及不可預(yù)計(jì)的損失。實(shí)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(zhǎng)設(shè)備使用壽命和減免設(shè)備維修開(kāi)支來(lái)得到彌補(bǔ)。因此，隨著近年來(lái)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷提升，無(wú)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
因科內(nèi)爾系列合金是鎳-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(shí)，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.?Inconel?625
2.1 Inconel?625基本性能
In 625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(jiàn)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(dòng)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(dòng)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(guò)實(shí)際應(yīng)用考核，最高使用溫度為950℃，且合金在550～700℃長(zhǎng)期使用后有一定的時(shí)效硬化現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致合金塑性有一些下降。
表1?Inconel?625化學(xué)成分表

表2? Inconel?625的物理常數(shù)

2.2? Inconel?625耐蝕性能
In 625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(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和侵蝕的性能。具有很好的耐無(wú)機(jī)酸腐蝕性，如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸等，同時(shí)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(kāi)裂。在海水和工業(yè)氣體環(huán)境中幾乎不產(chǎn)生腐蝕，對(duì)海水和鹽溶液具有很高的耐腐蝕性[2]，在高溫時(shí)也一樣。
提高金屬材料的耐點(diǎn)蝕性，往往通過(guò)合金化的途徑，Inconel?625合金正是利用了這一點(diǎn)，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(duì)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(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，文獻(xiàn)表明，當(dāng)鉻含量在25%左右時(shí)，點(diǎn)腐蝕速度會(huì)顯著降低，但對(duì)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(shí)，才能抑制陽(yáng)極熔解，來(lái)達(dá)到抗點(diǎn)蝕的目的。另外，Inconel?625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(shí)，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(diǎn)腐蝕能力。
3.Inconl?718
3.1 Inconel?718基本性能
Inconel?718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? Inconel?718化學(xué)成分表

另外，Inconel?718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(gè)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(dòng)機(jī)、低溫儲(chǔ)存罐等。
Inconel?718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(cè)試環(huán)境的不同可能會(huì)有稍微的出入[3]。
表4?Inconel?718的物理常數(shù)

表5? Inconel?718低溫下的彈性模量

3.2? Inconel?718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)。Inconel?718合金具有優(yōu)良的抗均勻腐蝕性能，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氯離子的出現(xiàn)對(duì)合金的均勻腐蝕影響較輕，但I(xiàn)nconel?718合金會(huì)發(fā)生明顯的鎳的選擇性溶解腐蝕，引起較嚴(yán)重的點(diǎn)蝕現(xiàn)象。
b)應(yīng)力腐蝕
應(yīng)力腐蝕開(kāi)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(kāi)裂方式。高溫高壓含濕硫化氫油氣環(huán)境下Inconel? 718合金組織演變對(duì)其耐SCC性能影響的相關(guān)研究較少，在實(shí)際過(guò)程中，Inconel? 718一般用作石油鉆探設(shè)備的關(guān)鍵部位，長(zhǎng)期在高溫高壓環(huán)境下引發(fā)組織的相態(tài)變化會(huì)對(duì)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(gè)條件：電解質(zhì)溶液、兩種擁有不同自腐蝕點(diǎn)位的金屬且存在電接觸、兩種金屬同時(shí)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Alloy 718高合金鋼耦合后，Alloy 718合金作為陰極會(huì)受到保護(hù)而腐蝕減緩，低合金鋼作為陽(yáng)極會(huì)加速腐蝕，應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)大陰極小陽(yáng)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(jì)，即在腐蝕嚴(yán)重井段采用In 718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(guò)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(dòng)速度、熱循環(huán)溫度以及燃?xì)饨M成等。718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(dòng)機(jī)關(guān)鍵部位。
4.焊接性能
因科內(nèi)爾系列合金具有單相組織，焊接時(shí)存在與奧氏體不銹鋼相類似的問(wèn)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
因科內(nèi)爾系列合金的焊接有時(shí)產(chǎn)生焊縫的宏觀裂紋、微裂紋或二者同時(shí)存在。熱裂紋是由于硫、鉛、磷或低熔點(diǎn)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(guò)程中，微量元素硫、磷和碳會(huì)向晶界偏聚，碳促進(jìn)硫、磷偏析，同時(shí)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(diǎn)僅為630℃，屬于低熔點(diǎn)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(guò)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(diǎn)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(shí)沒(méi)有填滿弧坑和電流衰減時(shí)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
因科內(nèi)爾系列合金液態(tài)金屬流動(dòng)性差，不易潤(rùn)濕展開(kāi)，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(dòng)性，反而帶來(lái)副作用，過(guò)大的焊接電流，不僅使焊接熔池過(guò)熱，增加熱裂紋產(chǎn)生幾率，而且會(huì)使焊縫金屬脫氧劑過(guò)分蒸發(fā)增加氣孔率。氧氣、氫氣、氮?dú)狻⒍趸肌⒁谎趸細(xì)怏w在熔化的液態(tài)因科內(nèi)爾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(guò)程中從高溫變冷時(shí)氣體在熔敷金屬中的溶解度也隨之下降，游離出來(lái)的氣體在流動(dòng)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)因科內(nèi)爾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)因科內(nèi)爾系列合金耐腐蝕性能優(yōu)越，工程實(shí)際中，要根據(jù)腐蝕介質(zhì)的
性質(zhì)合理選擇。