镍基高温合金GH3600（inconel600）冷热加工和焊接工艺性能

  GH3600镍合金是一种镍基可固溶强化的奥氏体高温合金,其主要成分为镍–铬-铁。GH3600镍合金拥有非常良好的耐高温腐蚀和抗氧化能力,以及优良的冷热加工和焊接工艺性能,适宜制作1100℃以下承受低载荷的抗氧化零件。

  基于以上特点，GH3600镍合金大范围的应用于高温度高压力环境下的流体输送管材,并大范围的应用于航天领域。GH3600镍合金管材由于其特殊的应用环境,需要在高温、高压环境下拥有非常良好的使用稳定性,相对应GH3600镍合金管材须拥有非常良好的内外表面上的质量以及均匀的晶粒度水平就显得十分重要,因此,对最终成品质量影响明显的GH3600镍合金管材的开坯方法就十分重要。

  目前,用于奥氏体高温合金的管材开坯方法最为广泛的就是挤压开坯方式,挤压开坯方式对于常规奥氏体合金拥有非常良好的适用性:首先挤压锭坯的受力方式合理,所加工的挤压管材不容易出现径向裂纹、疏松等缺陷;其次在挤压过程中挤压锭坯承受很大的剪切应力,对细化晶粒有明显的好处,因此将原料锭坯采用挤压开坯工艺制备管材得到了日益广泛地应用。

  但是截止目前,鲜有技术人员能利用传统的挤压方法制备出航天用高精度GH3600镍合金挤压管材,其原因有四:一、传统挤压工艺通常把挤压温度设定在1150℃～1250℃范围内,在如此高温条件下对于挤压筒、挤压模等设备的冲刷与磨损破坏十分严重，导致所制挤压管材的外径、壁厚等尺寸均匀性差;二、在1150℃～1250℃的高温条件下挤压会导致挤压管材的表面氧化严重,表面缺陷明显,在后续的加工处理中往往需要机械加工去除表面的氧化层和缺陷,导致后续加工工序增多,管材的成品率低。

  由于GH3600镍合金常规工艺下为降低模具的磨损,挤压速度在100mm/s左右,挤压过程会产生较大的变形抗力,因此常规的挤压工艺一般只能将挤压比控制在6～8之间,晶粒破碎效果不明显,挤压管材的晶粒度均匀度差;四、常规的挤压工艺中由于GH3600镍合金的变形抗力大，所以要充分保证挤压机所承受的压应力在安全范围内,这就直接限制了GH3600镍合金挤压管材的规格。

  GH3600(GH600) 合金对各种腐蚀介质都具有抵抗腐蚀能力。因含有铬的成分，所以在氧化条件下比纯镍（合金 200/201）具有更加好的耐腐的能力。同时，含有大量的镍成分，使该合金在还原条件和碱性溶液中具有非常好的耐腐的能力。此外，具有很强的耐应力腐蚀开裂性能。在乙酸、醋酸、蚁酸、硬脂酸等有机酸中有很好的耐蚀性，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非常好的耐蚀性。可抗干氯气和氯化氢的腐蚀，使用温度达 650℃。

  也就是说,挤压杆、挤压筒等施力和受力部件的直径要相对较大,以保证挤压过程安全可控。因此常规挤压工艺一般金适用于较大规格的挤压锭坯和挤压管材,而若制备较小规格的GH3600镍合金挤压管材,则需进行后续的加工处理,后续工艺流程过长，工艺不易控制,导致管材的质量稳定性差。由上述可知,采用传统挤压工艺制得的挤压管材的质量差,缺陷多,且会遗传至成品管材,综合影响成品管材的工艺性能,导致成品管材的成品率低,甚至整批作废,严重阻碍了GH3600镍合金材料的应用和发展。