铬镍铁合金为奥氏体铬镍基高温合金系列。该名字是Special Metals公司的一个商标。

铬镍铁合金材料能够对抗氧化和腐蚀,非常适用于经受高压和高温的极端环境。当受热时,铬镍铁合金将生成一层厚厚的、稳定的钝氧化层,以保护表面免于进一步的冲击。铬镍铁合金能在很宽的温度区间内保持强度,该特性对高温应用非常有吸引力。铝和钢在高温应用中总会因为热诱发晶体空缺而屈服蠕变。根据合金本身的不同特性,铬镍铁合金的高温强度主要依靠于固溶强化或沉淀硬化。在时效硬化或沉淀硬化合金中,少量铌会与镍相结合形成金属互化物 Ni3Nb 或相 (γ’)。相又会构成小的立方晶体,从而在高温下有效地抑制滑动和蠕变。铬镍铁合金尤其适用于高温应用。在英文中该合金有时被称为 “Inco” (时而或被称作 “Iconel”)。铬镍铁合金 625 常用的交易名称包括:Inconel 625、Chronin 625、Altemp 625、Haynes 625、Nickelvac 625 和 Nicrofer 6020。[2] 铬镍铁合金系列最早是在 1940 年由英国赫里褔郡 Wiggin Alloys (已被 SMC 公司收购以支持开发 Whittle 喷射发动机)的研究团队所开发。

铬镍铁合金材料能够 对抗氧化 腐蚀 ,非常适用于经受高压和 动能 的极端环境。 当受热时,铬镍铁合金将生成一层厚厚的、稳定的 氧化层,以保护表面免于进一步的冲击。 铬镍铁合金能在很宽的温度区间内保持强度,该特性对高温应用非常有吸引力。 在高温应用中总会因为热诱发晶体空缺而屈服于 蠕变 。(请查看 阿累尼乌斯方程式 )。 根据合金本身的不同特性,铬镍铁合金的高温强度主要依靠于 固溶强化 沉淀硬化 。 在 时效硬化 或沉淀硬化合金中,少量 会与 相结合形成 金属互化物 compound Ni 3 Nb 或相 (γ’)。 相又会构成小的立方晶体,从而在高温下有效地抑制滑动和蠕变。 相晶体的构造会随着时间而增加,特别是在 850 °C 的高热下暴露三小时后,且能够在暴露 72 小时后仍旧持续增长。

快速加工硬化的特性致使铬镍铁合金成了一种使用传统技术很难成型和加工的金属材料。第一道加工完成后,加工硬化在随后的加工中会导致工件或工具塑性变形。由于这个原因,加工时效硬化铬镍铁合金(比如 718)时,会使用硬质工具激进但缓慢地进行切割,减少要求的加工次数。或者,在时效硬化过后只剩最后步骤时,以解决形式使用工件执行大多数的加工。

使用车床“单点”螺纹加工外螺纹,或者使用螺丝车床轧制螺纹。有内螺纹的孔是通过焊接或钎焊由不锈钢制成的螺纹衬套加工而成。内螺纹也可以使用 EDM(电火花加工)加工形成。

板材切割通常是使用喷水切割机完成。内螺纹也可以在车床上使用单点法切割,或者在加工中心铣削螺纹。新型晶须增韧陶瓷刀具也用于加工镍合金。他们去除材料的速度通常比硬质合金刀具快 8 倍。在没有增大晶体尺寸的情况下,718 铬镍铁合金经感应加热到 1300°F 全方位老化后,也可以压轧螺纹。除了这些方法,铬镍铁合金部件也可以使用选区激光熔化进行生产。

在热影响区内,合金元素的开裂和显微偏析会导致焊接铬镍铁合金变得非常困难。然而,经过设计的几种合金解决了这些问题。最常用的焊接方法是钨极气体保护电弧焊和电子束焊。

近年来,脉冲激光微型焊接的创新也变得越来越受欢迎了。

铬镍铁合金常常用于极端环境中。常用于蒸汽轮机叶片、密封件和燃烧室,以及涡轮增压器转子和密封件、潜油电泵电机轴、耐热紧固件、化学加工和高压容器、热交换管、核压水反应堆中的蒸汽发生器、带污染物(比如,H2S 和 CO2)的天然气加工、枪炮消音器爆炸挡板以及一级方程式赛车、ASCAR 和 APR、LLC 排气系统。也用于第 3 代马自达 RX7 涡轮增压系统,和高功率旋缸发动机的诺顿摩托车的排气系统(排气温度高达 1000 摄氏度以上)。铬镍铁合金越来越多地运用于废物焚烧炉的锅炉。[16]欧联核磁聚变设备和 DIII-D 托卡马克装置真空容器都均使用铬镍铁合金制造。铬镍铁合金 718 通常用于液氮生物容器、井下轴和井口部件。

铬镍铁合金在航天航空领域的几种应用包括:

  • North American Aviation 使用铬镍铁合金构造了 X-15 火箭飞机的外壳,也称为“铬镍铁合金 X”。
  • Rocketdyne 将铬镍铁合金 X-750 用于 F-1 火箭发动机的推力室。该F-1 火箭发动机用于第一阶段的土星 V 助推器。
  • SpaceX 将铬镍铁合金用于他们的 Merlin 火箭发动机的发动机歧管。Merlin 火箭发动机为猎鹰 9 号运载火箭提供动力。
  • 第一次用于 3D 打印,完整打印出 SpaceX SuperDraco 发动机。该发动机提供了用于第二代龙飞船的载人太空舱的发射逃逸系统和推进着陆推力。这是第一次完整打印出火箭发动机。尤其是发动机燃烧室是使用铬镍铁合金打印而成。使用直接金属激光烧结工艺,且在非常高的温度下,燃烧室压力为 6900 千帕 (1000 psi) 的条件下操作完成。

轧制的铬镍铁合金以前常铭刻于飞机的黑匣子记录器中,用作记录介质。

化学应用中所使用的铬镍铁合金替代品,比如哈氏合金的洗涤器、塔、反应堆和管道,全氟烷氧基 (PFA) 内衬碳钢或纤维增强塑料。