Alloy 718 (通稱為 Inconel 718)

Alloy 718 是一種高性能的鎳基超合金（Nickel-based Superalloy），廣泛應用於航空航太、能源、化工和核工業等領域。它以其優異的高溫強度、耐腐蝕性和良好的加工性能而聞名。以下是關於 Alloy 718 的詳細介紹：

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1. 化學成分

Alloy 718 的主要成分包括：

• 鎳（Ni）：50-55%（主要基體元素，提供耐腐蝕性和高溫穩定性）。
• 鉻（Cr）：17-21%（增強抗氧化和耐腐蝕性）。
• 鐵（Fe）：餘量（降低成本並改善加工性能）。
• 鈮（Nb）+ 鉭（Ta）：4.75-5.5%（形成強化相，提高強度）。
• 鉬（Mo）：2.8-3.3%（增強耐腐蝕性和高溫強度）。
• 鈦（Ti）：0.65-1.15%（與鋁共同形成強化相）。
• 鋁（Al）：0.2-0.8%（與鈦共同形成強化相）。
• 碳（C）：≤0.08%（少量碳用於控制晶粒尺寸）。

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2. 物理性質

• 密度：8.19 g/cm³。
• 熔點：約 1260-1340°C。
• 熱膨脹係數：13.0 µm/m°C（20-100°C）。
• 熱導率：11.4 W/m·K（100°C）。
• 電阻率：1.25 µΩ·m（20°C）。

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3. 機械性質

Alloy 718 在室溫和高溫下均表現出優異的機械性能：

• 抗拉強度：≥1240 MPa（室溫）。
• 屈服強度：≥1030 MPa（室溫）。
• 延伸率：≥12%（室溫）。
• 硬度：≥35 HRC（熱處理後）。

在高溫環境下（約 650°C），INCONEL 718 仍能保持高強度和良好的抗蠕變性能。

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4. 耐腐蝕性

Alloy 718 具有優異的耐腐蝕性，特別是在以下環境中：

• 氧化環境：高溫下仍能保持良好的抗氧化性。
• 酸性環境：耐硫酸、鹽酸和硝酸等腐蝕。
• 鹼性環境：耐氫氧化鈉等鹼性溶液。
• 氯化物環境：抗應力腐蝕開裂（SCC）和點蝕。

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5. 熱處理

Alloy 718 的熱處理通常包括以下步驟：

1. 固溶處理：在 950-980°C 加熱，然後快速冷卻（如水淬）。
2. 時效處理：在 720°C 保溫 8 小時，然後以 50°C/小時的速度冷卻至 620°C，再保溫 8 小時。
   • 時效處理後，合金中的 γ’（Ni₃(Al,Ti)）和 γ"（Ni₃Nb）相會析出，顯著提高強度。

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6. 加工性能

Alloy 718 具有良好的加工性能，但由於其高強度和硬度，加工時需注意以下幾點：

• 切削加工：使用硬質合金刀具，並採用低速、大進給的切削參數。
• 焊接：可採用 TIG（鎢極惰性氣體保護焊）、MIG（金屬惰性氣體保護焊）和電子束焊接等方法。
• 熱成型：建議在 950-980°C 下進行熱成型。

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7. 應用領域

Alloy 718 因其優異的性能，廣泛應用於以下領域：

1. 航空航太：
   • 噴氣發動機部件（如渦輪盤、葉片、燃燒室）。
   • 火箭發動機部件。
2. 能源工業：
   • 燃氣輪機部件。
   • 核反應爐部件。
3. 化工工業：
   • 高溫高壓反應器。
   • 腐蝕性介質的管道和閥門。
4. 其他領域：
   • 高強度螺栓和緊固件。
   • 模具和工具。

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8. 優點與缺點

優點：

• 高溫下仍保持高強度和良好的抗蠕變性能。
• 優異的耐腐蝕性和抗氧化性。
• 良好的加工性能和焊接性能。

缺點：

• 成本較高（由於鎳和鈮的含量較高）。
• 加工難度較大，需要專用工具和技術。

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9. 常見規格與標準

Alloy 718 的常見規格包括：

• 棒材：ASTM B637、AMS 5662。
• 板材：ASTM B670、AMS 5596。
• 管材：ASTM B704、ASTM B705。
• 鍛件：AMS 5663、AMS 5664。

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10. 替代材料

如果成本或加工性能是主要考慮因素，可以考慮以下替代材料：

• Alloy 625：耐腐蝕性更好，但強度略低。
• Alloy  HX：適用於更高溫度的環境。
• Ti-6Al-4V：用於需要更高比強度的場合。

結論

Alloy 718 是一種具有優異抗高溫、抗腐蝕和機械性能的鎳基超合金，其多功能性使它在許多需要極端耐久性和強度的工業應用中成為首選材料。