Inconel简介:
合金是镍-铬-铁基固溶强化合金,具有良好的耐高温腐蚀和抗氧化性能、优良的冷热加工和焊接工艺性能,在℃以下具有满意的热强性和高的塑性。合金可以通过冷加工得到强化,也可以用电阻焊、熔焊或钎焊连接。
Inconel国内外对应牌号:
Inconel供货规格:
圆钢、棒材、带材、管材、阀座、球体、法兰和锻件协商供应
Inconel化学成分:
Inconel物理性能:
Inconel在常温下合金的机械性能的MIX:
Inconel力学性能(室温)
Inconel具有以下特性:
1.具有很好的耐还原、氧化、氮化介质腐蚀的性能
2.在室温及高温时都具有很好的耐应力腐蚀开裂性能
3.具有很好的耐干燥氯气和氯化氢气体腐蚀的性能
4.在零下、室温及高温时都具有很好的机械性能
5.具有很好的抗蠕变断裂强度,推荐用在℃以上的工作环境。
Inconel的金相结构:
Inconel为面心立方晶格结构。
Inconel的耐腐蚀性:
合金对于各种腐蚀介质都具有耐腐蚀性。铬的成分使该合金在氧化条件下比镍99.2(合金)和镍99.2(合金,低碳)具有更好的耐腐蚀性。同时,较高的镍含量使合金在还原条件和碱性溶液中具有很好的耐腐蚀性,并且能有效地防止氯-铁应力腐蚀开裂。合金在乙酸、醋酸、蚁酸、硬脂酸等有机酸中具有很好的耐蚀性,在无机酸中具有中等的耐蚀性。在核反应堆中一次和二次循环使用的高纯度水中具有很优秀的耐蚀性。尤其突出的性能是能够抵抗干氯气和氯化氢的腐蚀,应用温度达℃。在高温下,退火态和固溶处理态的合金在空气中具有很好的抗氧化剥落性能和高强度。该合金也能抵抗氨气和渗氮、渗碳气氛,但是在氧化还原条件交替变化时,合金会受到部分氧化介质的腐蚀(如绿色死亡液)
Inconel工艺性能与要求:
热加工
1.热加工温度范围1℃~℃,冷却方式为水淬或快速空冷。
2.得到耐蚀性能和非常适宜的晶体结构,热加工后要进行热处理。
3.材料可以直接送入已升温的炉中。
冷加工
1.冷加工材料应为退火或固溶热处理态,合金的加工硬化率与奥氏体不锈钢接近,因此可以选择类似的加工设备。
2.在冷加工量过程中应进行中间退火。
3.在冷加工量大于5%时,则需要对工件进行固溶处理。
4.为减少材料的磨损,模具应选择合金刀具钢、硬质合金或铸钢。
Inconel焊接工艺
合金焊接性能良好,可用电弧焊、氩弧焊、电阻焊和钎焊等各种方法连接,大型或复杂的焊接结构件在熔焊后应在℃退火1h,以消除焊接应力。
Inconel零件热处理工艺
零件的热处理工艺应按相应的材料标准的热处理制度进行。薄板和带材零件的退火处理应在保护气氛中进行。
Inconel应用范围应用领域有:
1.侵蚀气氛中的热电偶套管2.氯乙烯单体生产:抗氯气、氯化氢、氧化和碳化腐蚀3.铀氧化转换为六氟化物:抗氟化氢腐蚀4.腐蚀性碱金属的生产和使用领域,特别是使用硫化物的环境5.用氯气法制二氧化钛6.有机或无机氯化物和氟化物的生产:7.核反应堆8.热处理炉中曲颈瓶及部件,尤其是在碳化和氮化气氛中9.石油化工生产中的催化再生器在℃以上的应用中推荐使用合金以获得较长的使用寿命。
工程实践中经常会使用到Inconel,这是一种镍基固溶强化型高温合金。这种材料的切削加工难点很多,例如,切削力很大,切削温度很高,刀具磨损严重等。针对于这些难点,本文提出了在加工这种材料时,切削用量,刀具材料,刀具几何角度以及切削液的合理选择。
引言
高温合金指的是一类在℃~℃以上仍然具有良好的的力学性能,化学性能以及一定的工艺性能的合金。
高温合金中最常用有铁基高温合金,镍基高温合金以及钴基高温合金。因为镍基高温合金的高温强度最高,所以在高温合金领域应用最为广泛。
Inconel是一种典型的镍基固溶强化型高温合金。镍含量大于50%,热强性高,最高温度已达℃,优良的耐高温腐蚀和抗氧化能力,切削加工性能很差,适合于制作在℃以下工作的低载荷零部件,例如,航空发动机的燃烧室以及加力燃烧室等耐高温零部件。
Inconel的化学成份和物理力学性能如表1所示。
1Inconel的切削加工难点镍基高温合金Inconel是一种极难切削的金属材料。它的切削加工难度主要表现在以下几方面:1)切削力很大。
Inconel的延伸率大,塑性变形抗力大,抗断裂韧性和持久塑性高,加工硬化非常严重,热强性极高,所以切削力一般为加工钢材的两倍。
2)切削温度很高。切削Inconel时,切削力很大,切削变形很严重,切屑,工件与刀具之间存在着强烈的摩擦,继而产生了大量的热,而材料本身热导率低,所以这就导致了切削区域的
3)刀具磨损严重。切削该材料时,切削力大,切削温度高,使得刀具材料的硬度,强度,化学稳定性下降,刀具材料的磨粒磨损,粘结磨损,扩散磨损,氧化磨损都很严重,刀具寿命很低。加工该材料时,更换刀具的次数比更换零件的次数多得多,刀具寿命太低,是影响生产实际的最大因素。
4)加工硬化极其严重。由于该材料的软化温度高,强化系数大,在切削过程中产生塑性变形的同时,也产生了强烈的加工硬化,已加工表面的硬化程度甚至可以达到基体材料的两倍以上。
5)切屑难以折断。由于材料本身的塑性,韧性大,使得产生的带状切屑很难折断,这样既不安全,又影响生产任务的顺利进行,是影响生产率提高的因素之一。
6)该材料切削中容易粘刀,影响切削过程的进行。
7)加工精度难以保证。切削该材料过程中切削温度很高,工件产生的热变形很大,一些尺寸精度和形状精度很难保证。
8)加工效率低,加工成本大。在找不到与之相匹配的刀具材料的前提下,往往使用普通刀具材料,例如硬质合金,高速钢等。在生产实际中,由于此类刀具寿命极低,而使用“刀海战术”,也就是更换刀具或刃磨刀具的次数远远大于更换零件的次数,加工效率很低。一方面机床占用时间长,另一方面刀具损耗大,使得加工成本急剧增加,有时甚至无法完成生产任务。
2加工Inconel时,各种切削要素的合理选择
2.1刀具材料的合理选择
一般的高速钢和硬质合金刀具材料并不能满足要求,因为在加工Inconel时,既要求刀具的刀刃非常锋利,又要保证足够的刀刃强度。在生产实际中,常常选用细晶粒硬质合金+TiCTiN或TiC-Al2O3-TiN复合涂层刀具,例如山特维克可乐满的VNGPS05F刀片,M05刀片,氮化硅基陶瓷刀具,例如,Si3N4赛阿龙陶瓷刀具RNGN120KY,PCBN聚晶立方氮化硼刀具,例如,钻石牌YCB数控刀片。SiC晶须增韧陶瓷,CBN立方氮化硼刀具等。
2.2切削用量的合理选择
切削速度对刀具的寿命影响最大,切削速度越高,刀具寿命越低,为了保证一定的刀具寿命,切削速度不宜过高,一般在20m/min~80m/min内选取。进给量对刀具寿命也有一定的影响,但是对已加工表面的表面粗糙度影响最大,为了获取较低的表面粗糙度,一般进给量不能取太大,常在0.1mm/r~0.3mm/r内选取。
背吃刀量对刀具寿命的影响最小,但背吃刀量不能太小,太小会在工件材料的硬化层上切削,刀具磨损严重,也不能太大了,太大会引起机床的负载增加。常在0.3mm~5mm内选取。
2.3刀具几何参数的合理选择前角对刀具寿命的影响不大,但是前角太小,不利于排屑,前角太大,会削弱刀刃的强度,所以一般前角选取为3~10。后角对刀具寿命的影响很小,一般选取为8~15。
刃倾角一般选取0~4。刃口倒棱宽取0.2~0.4mm。倒棱刃前角一般取0~-5。如果是立铣刀,螺旋角一般选择为28~35。
2.4切削液的合理选择高速切削时,可以使用水溶液或乳化液,能快速冷却切削区域。低速切削时,最好使用氯化切削油,能起到良好的润滑效果,也可以用硫化切削油,但是必须在加工后用氰化钠溶剂清洗硫染色。液氮,高压水射流冷却液等也都能取得良好的冷却效果,但是成本比较高,目前大规模生产很少使用。