镍基合金（Inconel690NO6690）固溶处理对合金组织影响

原标题：镍基合金（Inconel690NO6690）固溶处理对合金组织影响

Inconel 690简介：

Inconel 690是一种主要用于压水堆核电站蒸汽发生器传热管材料的合金，是蒸汽发生器的核心技术。

中文名Inconel 690名义成分62Ni-28Cr-10Fe主要特征具有优良的抗腐性能和热稳定性用 途压水反应堆的蒸汽发生器

主要应用

我国已经运行的压水堆核电站机组中，只有秦山一期使用了800合金，秦山二期、大亚湾和岭澳核电站都使用690合金作为蒸汽发生器传热管材料。大部分在建和规划中的压水堆核电站也都采用690合金作为蒸汽发生器传热管材料。但是，国内已经运行的压水堆核电站中用的690合金管基本上都是从国外购买。

1 试验方法

试验采用真空感应炉熔炼加电渣重熔工艺生产的合金锭，经锻造开坯、挤压、冷拔、冷轧至φ19.05 mm×1.09 mm的Inconel690合金管.其化学成分(质量分数，%)为C,0.020;Mn,0.19; Cr,29.30;Si,0.30;Ti,0.22; Al,0.27;S,0.00124;P,0.00144;Fe,8.92;Ni,余量.

为了研究固溶处理对Inconel690合金的影响，对冷轧后的Inconel690合金管进行不同温度的固溶处理：1030,1050,1060,1070,1080,1090,1100,1130℃保温3min,水淬.

对上述试样分别测试其室温维氏硬度，用图像分析仪检测其晶粒尺寸，同时用光学显微镜和扫描显微镜对其合金组织进行观察.

另外，运用Thermo-calc热力学软件分析(Fe,Cr,Ni)23;C₆(主要析出相)含量随温度变化情况.

2 结果与讨论

2.1固溶温度对硬度影响

试样硬度测试结果如图1.从中可见：固溶后硬度低于固溶前硬度(HVo205.8),随着固溶温度的升高，试样硬度值呈降低趋势.1030℃固溶处理时，合金室温硬度已开始下降，固溶温度达1070℃时，合金室温硬度下降到HVo,170.2,固溶温度升高到1130℃时，室温硬度已下降至固溶前的75%.可见，固溶温度对In-conel690合金管材硬度影响比较明显.这是由于Inconel690合金随着固溶温度升高，晶体中位错运动速度加快，发生位错消失或合并，合金塑性变形能力提高，硬度降低.

2.2固溶温度对晶粒组织的影响

晶粒尺寸对高温合金材料的塑性、韧性、强度以及低周疲劳性能有明显影响四，因此通过控制Inconel690合金固溶处理温度得到均匀合适的晶粒尺寸是十分必要的.

8种固溶处理样品的晶粒组织照片如图2所示.从中可见：冷轧状态的Inconel690合金管经固溶处理后所有试样均为充分再结晶的等轴晶.经1030~1050℃处理后，合金已充分回复再结晶，此时晶粒尺寸基本无明显变化.当固溶温

度达1060℃时，合金的晶粒开始长大.当固溶温度升高到1070℃时，合金的晶粒急剧长大，其晶粒平均尺寸随固溶温度的变化趋势见图3所示.1030℃固溶处理的Inconel690合金晶粒平均尺寸约为36μm.当固溶温度增加到1070℃时，合金晶粒明显长大，平均尺寸增加52%左右，固溶温度升高到1130℃时，Inconel690合金晶粒平均尺寸达60μm.因此，固溶温度对Inconel690合金晶粒大小有明显影响.

这是因为Inconel690合金在形变和固溶处晶理作用下，通过回复和部分再结晶或再结晶造成晶界迁移，晶界迁动引起晶粒间相互并吞，晶粒长大.在一定的保温时间下，固溶温度越高，Inconel690合金晶体中各种缺陷越易重新排列甚至部分消除，这样晶体越易发生回复和再结晶，晶界迁移速度越快，晶粒尺寸越大.

2.3固溶温度对合金显微组织的影响

由图4(a)可明显观察到：Inconel690合金的显微组织是奥氏体基体上分布着颗粒状的(Fe,Cr,Ni)₂;C₆碳化物.碳化物颗粒主要沿晶界不连续或半连续析出，同时晶内也存在少量的(Fe,Cr,Ni)₂₂C₆和Ti(C,N).

Inconel690合金固溶处理目的之一是将(Fe,Cr,Ni)₂C₆等相尽量溶解入基体中，以得到单相组织周.因此确定碳化物完全溶解温度对研究In-conel690合金固溶处理制度至关重要.一般来说，固溶温度越高，合金元素扩散能力越强，碳化物越易溶入基体内.由不同固溶处理制度得到的Inconel690合金显微组织将有一定差异，如图4所示.从中可以看出：1030℃固溶处理的In-conel690合金，晶界有较多的碳化物沉淀，而晶内则有少量较粗大的碳化物颗粒；随着固溶温度升高，大部分碳化物颗粒回溶，碳化物数量呈减少的趋势.固溶温度达到1070℃时，Inco-nel690合金晶界处几乎不存在碳化物颗粒，晶内碳化物数量减少，颗粒尺寸变小；当固溶温度升高到1090℃时，在扫描电镜下已几乎观察不到(Fe,Cr,Ni)2C₆沉淀相，表明(Fe,Cr,Ni)2;C₆型碳化物已完全溶解.

另外，本试验还从理论上验证了固溶温度对Inconel690合金中析出相(Fe,Cr,Ni)₂;C₆数量的影响.固定其它他条件，如成分、压力不变，利用Thermo-Calc热力学软件，计算温度在一定范围内变化所得到的(Fe,Cr,Ni)₂C₆含量(如图5).从中可见：Inconel690合金中碳化物最大析出量为0.45%(摩尔分数).温度高于700℃时，碳化物含量急剧下降，1050℃时，(Fe,Cr,Ni)₂₂C₆几乎完全溶解.因此从理论上证明，为了获得单一的奥氏体组织，Inconel690合金的固溶温度应选择在1050℃以上.

3结论

(1) 固溶温度对硬度影响比较明显.固溶温度达1130℃时，Inconel690合金硬度下降至固溶前的75%.

(2) 固溶温度对晶粒度影响很大.温度从1030℃升高到1130℃,Inconel690合金晶粒平均尺寸从36μm增加到60μm,而且温度超过1070℃时，发生晶粒显著长大现象.

(3)从理论计算和试验分析得出Inconel690合金中(Fe,Cr,Ni)2,C6碳化物的完全溶解温度范围为1070~1090℃.返回搜狐，查看更多

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