英高鎳合金

英高鎳合金（Inconel）（又稱因康鎳合金、因科鎳合金等）是SMC（Special Metals Corporation）國際超合金集團生產的奧氏體鎳鉻基高溫合金系列商標。^[1]

英高鎳718圓棒

英高鎳合金耐氧化、耐腐蝕的特性使其適用於高溫高壓的嚴苛環境。英高鎳合金受熱時，合金表面會鈍化出一層又厚又穩定的氧化層，保護合金內部不受腐蝕。英高鎳合金在很廣的溫度範圍內能維持良好的機械性質，這點是常見的工程金屬如鋼、鋁等所做不到的，這些常見工程金屬只要遇上高溫，往往晶體內就開始產生缺陷，進而導致嚴重蠕變。英高鎳合金視型號不同，利用固溶強化或析出硬化的機制在高溫下維持良好機械性質。^[2][3]

因上段所述原因，英高鎳合金普遍用於高溫用途。而工程上有時簡稱英高鎳合金為"Inco"。常見的英高鎳625商標名包含： Inconel 625（英語：Inconel 625）, Chronin 625, Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 及 Nicrofer 6020等。^[4]

歷史

英高鎳合金系列最早於1940年代由英國赫里福德的威金斯合金廠（Wiggin Alloys）開發，以支持惠特爾噴射引擎的相關研究^[5]，該廠後來被SMC國際超合金集團（英語：Special Metals Corporation）收購。^[6]

化學組成

不同型號的英高鎳合金有著大不相同的化學組成，然而皆由鎳為主成分，而鉻占比第二。

Inconel	元素 (以重量百分比計，%)
	鎳	鉻	鐵	鉬	鈮	鈷	錳	銅	鋁	鈦	矽	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	餘量	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

性質

英高鎳合金耐氧化、耐蝕，適於高壓高動能的環境。英高鎳合金受熱時表面鈍化出厚而穩定的氧化層，保護合金內部使之不會氧化。英高鎳不容易屈服於高溫潛變或在高溫下產生缺陷，能夠在較廣的溫度範圍下維持運作，相關的運算可以阿瑞尼斯方程式計算。視不同的英高鎳合金型號，採取固溶強化或析出強化的策略在高溫下維持機械強度。對採取析出強化或時效強化作為強化機制的這些英高鎳合金而言，通常會加入少量的鈮，以產生鈮鎳介金屬γ"相（英語：Superalloy#Metallurgy of superalloys）Ni₃Nb。γ"相會長成細小的正方晶，在高溫下有效限縮滑移跟潛變的進行。^[12]γ"相會隨時間成長，尤其是暴露於850℃的熱環境三小時後，並在暴露於熱環境72小時後持續成長。^[13]

英高鎳合金各型號

常見的英高鎳合金合金型號如下:

• Inconel 600: 固溶強化的材料設計概念。
• Inconel 625: 耐酸，焊接性能良好。低週期疲勞（英語：Low-cycle fatigue）版本的Inconel 625通常用於波紋管。
• Inconel 690: 鈷含量較低，適於核能相關應用，而且電阻率較低^[14]
• Inconel 713C: 析出硬化的鎳鉻基鑄造用合金^[3]
• Inconel 718: 帶有γ"相強化相，焊接性能也不錯^[15]
• Inconel 751: 添加較多鋁含量，使其在870℃附近的高溫範圍有較好的破斷強度。^[16]
• Inconel 792: 添加較多鋁含量，使其在高溫下有更加耐蝕，特別適於製造燃氣渦輪
• Inconel 939: 以γ'相強化增加焊接性能

以析出強化或時效強化為設計概念的英高鎳合金種類，加鋁或鈦通常是為了產生面心立方的介金屬γ'相Ni₃Ti或Ni₃Al。細小的γ'相在高溫下會阻障滑移與潛變的進行。

參見

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