镍基合金镍管 Incoloy 800 热轧棒百科解析

镍基合金镍管 Incoloy 800 热轧棒百科解析

概述
Incoloy 800（也常写作 INCOLOY® 800 或 Alloy 800）是一种性能优异的镍-铁-铬基奥氏体耐热合金。它通过高比例的镍（约30-35%）和铬（约19-23%）含量，在高温下展现出卓越的抗氧化、抗渗碳性能，同时保持了良好的高温强度和加工特性。其“热轧棒”形态是制造高温承力部件（如炉辊、辐射管、螺栓、阀门等）的重要原材料。

核心生产标准
热轧棒材的生产与验收严格遵循国际及国家标准，核心标准包括：

ASTM B408： 美国材料与试验协会标准 -《镍铁铬合金棒材、锻件和锻坯标准规范》。这是针对热轧、热锻棒材和锻件形态的最常用标准。

ASTM B409： 美国材料与试验协会标准 -《镍铁铬合金板、薄板和带材标准规范》（棒材通常引用B408，但成分要求与B409一致）。

GB/T 15008： 中国国家标准 -《耐蚀合金棒材》。其中包含了对Incoloy 800等合金棒材的技术要求。

其他标准： 如DIN 17742（德国）、EN 10095（欧洲）等也可能被采用，具体要求取决于采购合同或最终用户需求。这些标准详细规定了化学成分、力学性能、尺寸公差、表面质量、检验方法等。

关键化学成分 (重量百分比%)

镍 (Ni)： 30.0 - 35.0% (高镍含量提供奥氏体基体稳定性、耐还原性介质腐蚀和抗渗碳能力)

铬 (Cr)： 19.0 - 23.0% (提供高温抗氧化和耐氧化性介质腐蚀的关键元素)

铁 (Fe)： ≥ 39.5% (基体主要元素，降低成本)

碳 (C)： ≤ 0.10% (控制碳化物析出，影响高温强度和耐蚀性)

锰 (Mn)： ≤ 1.50%

硅 (Si)： ≤ 1.00% (改善铸造流动性，过量可能影响热加工性)

铜 (Cu)： ≤ 0.75%

铝 (Al)： 0.15 - 0.60% (与钛共同作用形成强化相γ' [Ni3(Al, Ti)])

钛 (Ti)： 0.15 - 0.60% (与铝共同作用形成强化相γ'，提高高温强度)

硫 (S)： ≤ 0.015%

磷 (P)： ≤ 0.030%

关键特性： 精确的钛铝含量比例(Ti+Al)控制对于优化其高温强度至关重要。极低的硫磷含量保证纯净度和热加工性。

核心性能特点

卓越的高温抗氧化性： 在空气环境中，可在高达约1100°C的温度下长期使用，其表面形成的致密Cr2O3氧化膜提供有效保护。

优异的抗渗碳性： 在渗碳气氛中抵抗碳元素向材料内部扩散的能力强，适用于渗碳炉等环境。

良好的抗高温腐蚀性： 对多种燃烧产物、含硫气氛、氧化性与还原性盐类具有一定抵抗能力。

高温强度：

热轧态： 具有较高的室温强度，但塑性和高温持久强度相对较低。

固溶处理态 (最常用供货状态)： 棒材通常在约980°C - 1150°C范围内进行固溶热处理并快速冷却（水淬或空冷），获得均匀的奥氏体组织。此状态具有：

优良的室温塑性和韧性，便于后续冷加工（如锻造、机加工）。

良好的高温蠕变和持久强度（虽不如专门的沉淀强化合金如Inconel 718/X-750，但优于普通不锈钢）。例如，在815°C下仍能保持相当的持久强度。

室温力学性能 (典型固溶处理态)：

抗拉强度 (Rm)： ≥ 500 MPa (实际值通常在550-750 MPa范围)

屈服强度 (Rp0.2)： ≥ 210 MPa (实际值通常在210-400 MPa范围)

延伸率 (A5)： ≥ 30% (实际值通常可达35-50%)

(注：具体值受棒材尺寸、固溶温度、冷却速度等因素影响)

物理性能：

密度：约 7.95 g/cm³

熔点范围：约 1350°C - 1400°C

热膨胀系数 (20-1000°C)：约 16.5 x 10⁻⁶ /K

导热系数 (100°C)：约 12 W/(m·K)

电阻率：约 1.00 μΩ·m

无磁性： 其奥氏体组织在室温下呈顺磁性（非磁性）。

加工与焊接性：

热加工性： 良好，适宜锻造、轧制，温度范围通常为900°C - 1200°C。

冷加工性： 固溶态材料具有良好塑性，可进行冷轧、拉拔、冲压等，但加工硬化速率中等偏高。

焊接性： 优良，可采用多种常规焊接方法（TIG, MIG, SMAW, SAW等）。推荐使用匹配的镍基焊材（如ERNiCr-3）。

典型生产工艺流程 (热轧棒)

熔炼： 通常采用真空感应熔炼 (VIM) 或 电渣重熔 (ESR) 工艺，确保高纯净度和成分均匀性。

铸造： 浇铸成电极（用于ESR）或钢锭。

锻造/开坯： 钢锭加热后进行锻造或轧制，破碎铸造组织，获得所需尺寸的坯料。

热轧： 加热后的坯料在多道次轧机中进行热轧，逐渐变形至接近最终棒材直径。严格控制加热温度、轧制温度和变形量是关键。

热处理： 热轧后的棒材必须进行固溶热处理（980°C - 1150°C，保温后快冷），以溶解碳化物和析出相，获得均匀奥氏体组织，优化力学性能和耐蚀性。

精整： 包括矫直、剥皮（去除表面氧化皮和缺陷）、表面处理（如酸洗、抛光）、无损检测（超声波探伤等）、尺寸检验、标识、包装等。

主要应用领域 (热轧棒材加工后)
Incoloy 800热轧棒材经后续锻造、机加工等工艺，广泛用于制造需要承受高温、腐蚀环境的承力部件：

石化/化工： 裂解炉管、转化炉管、炉内构件、高温阀门、法兰、螺栓。

热处理/冶金： 炉辊、辐射管、马弗罐、料筐、导轨、高温夹具、风扇叶片。

电力： 热交换器管、过热器支撑件、燃烧室部件。

核工业： 热交换器管道。

其他： 高温弹簧、电热元件护套管。

采购关键注意事项

明确标准要求： 采购合同必须清晰指定采用的标准（如ASTM B408）及其最新版本、材料牌号（Incoloy 800 / UNS N08800 / NS111 / GH4080）、规格尺寸及公差。

供货状态： 明确要求为热轧 + 固溶处理状态（通常以“Annealed”或“Solution Annealed”表示）。

化学成分保证： 供应商需提供符合标准的熔炼炉号成分分析报告。

力学性能保证： 供应商需提供符合标准要求的室温拉伸性能测试报告（抗拉、屈服、延伸率）。

无损检测要求： 根据应用重要性，可规定超声波探伤（UT）等级要求（如ASTM B408中的要求）。

表面质量： 明确表面光洁度、允许的缺陷深度和范围。

质保文件： 要求供应商提供完整的材料质保书（MTC/COC），包含熔炼方式、炉号、化学成分、力学性能、热处理记录、检测结果等。

供应商资质： 选择具备完善质保体系和丰富高温合金生产经验的合格供应商。

总结
Incoloy 800热轧棒凭借其出色的高温抗氧化、抗渗碳性能和良好的综合力学与工艺性能，是高温工业领域不可或缺的材料。严格遵循ASTM B408、GB/T 15008等标准进行生产和验收，确保其化学成分精准、组织均匀（经固溶处理）、性能可靠，是保障最终高温部件长寿命安全运行的基础。采购时清晰的技术要求和严格的供应商管理至关重要。

上海商虎高温合金（Superalloys）是指能在600°C以上高温及复杂应力环境下长期工作的金属材料，广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。其牌号体系多样，主要分为国际通用牌号（欧美体系） 和 中国国家标准牌号（GB体系） 两大类：

一、 主要分类及代表性牌号

镍基高温合金（应用最广泛）

常见国际牌号：

Inconel 系列: Inconel 600, Inconel 625, Inconel 718 (应用最广的航空发动机材料之一), Inconel X-750, Inconel 617, Inconel 738, Inconel 939, Inconel 740H

Hastelloy 系列: Hastelloy X, Hastelloy C-276, Hastelloy B-3 (更侧重耐腐蚀，但也具高温性能)

Waspaloy (典型涡轮盘/叶片材料)

Rene 系列: Rene 41, Rene 80, Rene 88DT, Rene N5 (先进单晶/粉末合金)

Udimet 系列: Udimet 500, Udimet 520, Udimet 720

Nimonic 系列: Nimonic 75, Nimonic 80A, Nimonic 90, Nimonic 105, Nimonic 115, Nimonic 263

Alloy 系列: Alloy 800H/HT, Alloy 825, Alloy 230

Haynes 系列: Haynes 230, Haynes 282, Haynes 214

Mar-M 系列: Mar-M 247 (铸造叶片), Mar-M 200, Mar-M 002

CMSX 系列: CMSX-4, CMSX-10 (单晶合金)

其他: IN-100, IN-713C, IN-738LC, IN-939, Nimonic PE16, RR1000, ME3, TMS 系列 (日本)

中国牌号 (GH系列)：

变形合金: GH4169 (对应Inconel 718), GH3030, GH3039, GH3044, GH3128, GH3625 (对应Inconel 625), GH4099, GH4133, GH4141, GH4163, GH4738 (对应Waspaloy), GH5188 (对应Haynes 188，实为钴基), GH5605 (对应L605，实为钴基)

铸造合金: K403, K405, K406, K417, K417G, K418, K419, K423, K424, K438, K640 (司太立合金，钴基)

粉末合金: FGH4095, FGH4096, FGH4097, FGH4098, FGH4102

单晶合金: DD3, DD4, DD6, DD8, DD9, DD10, DD32, DD33, DD407

铁镍基高温合金（以铁、镍为主要基体）

常见国际牌号：

Incoloy 系列: Incoloy 800, Incoloy 800H/HT, Incoloy 825, Incoloy 901, Incoloy 903, Incoloy 907, Incoloy 909, Incoloy 925, Incoloy MA956 (ODS合金)

Pyromet 系列: Pyromet CTX-1 (如A-286)

A-286 (Fe-25Ni-15Cr，应用广泛)

N155 (Multimet)

19-9 DL

中国牌号 (GH系列)：

变形合金: GH2018, GH2036, GH2038, GH2130, GH2132 (对应A-286), GH2135, GH2136, GH2302, GH2747, GH2901 (对应Incoloy 901), GH2903, GH2907, GH2909, GH2984, GH3128 (实为镍基，常被归类讨论)

铸造合金: K213, K214

钴基高温合金

常见国际牌号：

Haynes 系列: Haynes 25 (L-605), Haynes 188, Haynes R-41 (实为镍基)

Stellite (司太立) 系列: Stellite 6B, Stellite 21, Stellite 31

Ultimet

FSX-414

MAR-M 509, MAR-M 302

E1, X-40, X-45, WI-52

中国牌号：

变形合金: GH5188 (对应Haynes 188), GH5605 (对应Haynes 25/L-605)

铸造合金: K640 (系列牌号，如K640M)，DZ40M

司太立合金: STL6, STL12, STL21等。

二、 牌号说明要点

体系差异：

欧美牌号: 多为厂商注册商标或通用名称 (如Inconel, Hastelloy, Waspaloy, Rene)，或标准号 (如A-286对应AMS 5525/5731等)。

中国牌号 (GB):

GH：表示“高合”，即高温合金。后接4位数字。

K：表示“铸造”高温合金。

FGH：表示“粉末冶金”高温合金。

DD：表示“定向凝固”或“单晶”高温合金。

DZ：表示“定向凝固柱晶”高温合金。

JG：表示“精密铸造”高温合金（较少用）。

STL：表示司太立（钴基）铸造合金。

对应关系： 许多中国牌号有对应的国际牌号（如GH4169≈In718, GH2132≈A-286），但性能指标和工艺细节可能有差异。选材时务必查阅具体标准和技术条件。

状态与工艺： 同一牌号可能有不同状态（如固溶态、时效态）或不同工艺（变形、铸造、粉末、单晶），性能差异巨大。牌号本身通常不直接体现状态，需额外注明（如IN718 Bar, Solution Treated & Aged）。

专有牌号: 大型制造商（如GE, Rolls-Royce, Safran）常有自己内部研发的专有牌号，不公开或仅在特定供应链内使用。

新合金发展： 新型高温合金（如含Re/Ru的高代次单晶合金、氧化物弥散强化ODS合金、高熵合金等）不断涌现，其牌号可能不完全遵循上述体系。

三、 选择高温合金需考虑的关键因素

最高使用温度

承受的应力类型和水平（蠕变、疲劳、持久）

环境（氧化、热腐蚀、气氛）

所需的成形/加工/连接工艺（锻造、铸造、粉末冶金、焊接性）

成本

总结： 高温合金牌号繁多，体系复杂。了解其分类（镍基/铁镍基/钴基）和主要牌号系列（如Inconel, Incoloy, Hastelloy, Waspaloy, Rene, GH, K）是基础。在实际应用选材时，必须根据具体的服役条件、性能要求和工艺可行性，查阅详尽的材料标准（如AMS, GB, HB）、材料数据手册或咨询材料供应商/专家，才能做出准确的选择。以上列举的是一些最常用和最具代表性的牌号，远非全部。