因科耐尔合金

因科耐尔合金（Inconel）（又称因康镍合金、因科镍合金等）是SMC（Special Metals Corporation）国际超合金集团生产的奥氏体镍铬基高温合金系列商标。^[1]

因科耐尔718圆棒

因科耐尔合金耐氧化、耐腐蚀的特性使其适用于高温高压的严苛环境。因科耐尔合金受热时，合金表面会钝化出一层又厚又稳定的氧化层，保护合金内部不受腐蚀。因科耐尔合金在很广的温度范围内能维持良好的机械性质，这点是常见的工程金属如钢、铝等所做不到的，这些常见工程金属只要遇上高温，往往晶体内就开始产生缺陷，进而导致严重蠕变。因科耐尔合金视型号不同，利用固溶强化或析出硬化的机制在高温下维持良好机械性质。^[2][3]

因上段所述原因，因科耐尔合金普遍用于高温用途。而工程上有时简称因科耐尔合金为"Inco"。常见的因科耐尔625商标名包含： Inconel 625（英语：Inconel 625）, Chronin 625, Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 及 Nicrofer 6020等。^[4]

历史

因科耐尔合金系列最早于1940年代由英国赫里福德的威金斯合金厂（Wiggin Alloys）开发，以支持惠特尔喷射引擎的相关研究^[5]，该厂后来被SMC国际超合金集团（英语：Special Metals Corporation）收购。^[6]

化学组成

不同型号的因科耐尔合金有着大不相同的化学组成，然而皆由镍为主成分，而铬占比第二。

Inconel	元素 (以重量百分比计，%)
	镍	铬	铁	钼	铌	钴	锰	铜	铝	钛	硅	碳	硫	磷	硼
600[7]	72.0	14.0–17.0	6.0–10.0				1.0	0.5			0.5	0.15	0.015
617[8]	44.2–56.0	20.0–24.0	3.0	8.0–10.0		10.0–15.0	0.5	0.5	0.8–1.5	0.6	0.5	0.15	0.015	0.015	0.006
625[9]	58.0	20.0–23.0	5.0	8.0–10.0	3.15–4.15	1.0	0.5		0.4	0.4	0.5	0.1	0.015	0.015
690[10]	59.5	30	9.2				0.35	0.01	0.02		0.35	0.019	0.003
718[2]	50.0–55.0	17.0–21.0	余量	2.8–3.3	4.75–5.5	1.0	0.35	0.2–0.8	0.65–1.15	0.3	0.35	0.08	0.015	0.015	0.006
X-750[11]	70.0	14.0–17.0	5.0–9.0		0.7–1.2	1.0	1.0	0.5	0.4–1.0	2.25–2.75	0.5	0.08	0.01

性质

因科耐尔合金耐氧化、耐蚀，适于高压高动能的环境。因科耐尔合金受热时表面钝化出厚而稳定的氧化层，保护合金内部使之不会氧化。因科耐尔不容易屈服于高温潜变或在高温下产生缺陷，能够在较广的温度范围下维持运作，相关的运算可以阿瑞尼斯方程式计算。视不同的因科耐尔合金型号，采取固溶强化或析出强化的策略在高温下维持机械强度。对采取析出强化或时效强化作为强化机制的这些因科耐尔合金而言，通常会加入少量的铌，以产生铌镍介金属γ"相（英语：Superalloy#Metallurgy of superalloys）Ni₃Nb。γ"相会长成细小的正方晶，在高温下有效限缩滑移跟潜变的进行。^[12]γ"相会随时间成长，尤其是暴露于850℃的热环境三小时后，并在暴露于热环境72小时后持续成长。^[13]

因科耐尔合金各型号

常见的因科耐尔合金合金型号如下:

• Inconel 600: 固溶强化的材料设计概念。
• Inconel 625: 耐酸，焊接性能良好。低周期疲劳（英语：Low-cycle fatigue）版本的Inconel 625通常用于波纹管。
• Inconel 690: 钴含量较低，适于核能相关应用，而且电阻率较低^[14]
• Inconel 713C: 析出硬化的镍铬基铸造用合金^[3]
• Inconel 718: 带有γ"相强化相，焊接性能也不错^[15]
• Inconel 751: 添加较多铝含量，使其在870℃附近的高温范围有较好的破断强度。^[16]
• Inconel 792: 添加较多铝含量，使其在高温下有更加耐蚀，特别适于制造燃气涡轮
• Inconel 939: 以γ'相强化增加焊接性能

以析出强化或时效强化为设计概念的因科耐尔合金种类，加铝或钛通常是为了产生面心立方的介金属γ'相Ni₃Ti或Ni₃Al。细小的γ'相在高温下会阻障滑移与潜变的进行。

参见

• 因科洛伊合金（英语：Incoloy）
• 蒙耐尔合金（英语：Monel）
• 哈氏合金（英语：Hastelloy）
• 尼蒙尼克合金（英语：Nimonic）
• 司太立合金（英语：Stellite）