铬镍铁合金与钛：了解高规格金属的使用案例

铬镍铁合金和钛都是适用于各种高应力和腐蚀性应用的高规格金属。尽管两者都具有理想的物理和机械性能，使其适用于极端条件，但铬镍铁合金和钛是截然不同的金属。在这里，我们将了解区分 Inconel 与钛的主要特性、制造问题和使用案例。

铬镍铁合金

Inconel 是 Special Metals Corporation 制造的一系列镍铬超合金的商品名。它对极端温度具有令人难以置信的高耐受性，可以承受约 2,000°F（取决于合金）而不会失去强度。它在低温下也表现良好。

除了极端温度性能外，Inconel 在室温下还具有出色的机械性能。例如，Inconel 725 的抗拉强度高达 180 ksi，是结构钢强度的两倍。一些 Inconel 合金，例如 Inconel 718，经过沉淀硬化处理以进一步提高其强度。 Inconel还具有很强的抗腐蚀能力，包括氧化、点蚀、缝隙腐蚀和腐蚀开裂。

Inconel 的特性使其成为最苛刻条件下的宝贵金属。然而，与大多数高温合金一样，它比钢、铝和钛等普通金属贵得多。

加工铬镍铁合金

使铬镍铁合金成为极端条件下如此有价值的材料的强度也使其难以加工。它非常坚硬，在加工过程中容易产生加工硬化，这会损坏刀具并使工件变形。

在加工前通过固溶处理来消除应力的 Inconel 有助于降低表面硬度并限制加工硬化，从而减少工具的应力和磨损。建议使用陶瓷工具，因为它能够快速、连续地切割，从而最大限度地减少加工硬化。避免啄食也很重要，因为啄食会增加加工硬化。

焊接铬镍铁合金

大多数因科镍合金很难焊接，因为焊缝容易开裂。然而，某些因科镍合金被设计成可焊接的。这些通常是用最易焊接的 Inconel 合金 Inconel 625 作为填充金属焊接的 TIG（钨惰性气体）。虽然 TIG 焊接通常不需要填充物，但建议用于 Inconel 焊接，因为很难将两片熔合而不开裂。

铬镍铁合金应用

由于其高耐化学性和耐温性，铬镍铁合金是各种航空航天、石油和天然气以及海洋应用的理想选择。 Inconel 的一些常见用例包括：

• 喷气发动机排气。
• 涡轮机。
• 排气管接头。
• 照明弹。
• 天然气管道。
• 船用螺旋桨叶片。
• 航空航天和船舶紧固件。
• 重型机械零件。

铬镍铁合金是需要极端温度和耐腐蚀性的理想材料，特别是当高温会降低其他金属的强度和抗氧化性时。

钛

钛是一种元素金属，具有极高的强度重量比，使其非常适用于对重量最小化至关重要的应用，例如航空航天结构部件。钛的强度和钢差不多，但重量只有一半。然而，这些特性的价格确实比铝和钢等更常见的金属要高，尽管它通常比 Inconel 便宜得多。

钛在环境温度下不与氧气和水反应。与铬镍铁合金一样，钛在其表面形成保护材料的被动氧化层。这使得钛具有极强的耐腐蚀性，甚至可以抵抗硫酸和盐酸等强酸。此外，钛还具有生物相容性和无毒特性，因此被用于许多医疗应用。

钛有商业纯级和合金级两种。最常见的合金 Ti 6Al-4V 与铝和钒形成合金，约占全球使用的所有钛的一半。这种钛合金和其他钛合金的设计比纯钛更硬、更坚固和/或更容易加工。商业纯（CP）钛比钛合金更柔软，延展性更好，但耐腐蚀性能突出。

加工钛

使钛成为如此有用的金属的特性也使其非常难以加工。与铬镍铁合金一样，钛也易于加工硬化。 CP 钛在加工时也非常粘稠，会形成长而连续的切屑，会干扰切削工具。这一特性也使其容易磨损。可以通过使用大量高压冷却液尽快去除切屑并保持刀刃清洁来减少这种情况。

加工钛时，避免断续切削，并在接触工件时始终保持刀具运动。过度接触会导致工具摩擦，产生过多的热量，导致加工硬化。以较低的速度和较高的进给速度加工可以显着减少热量的产生。

虽然铬镍铁合金非常坚硬和坚硬，但钛合金更灵活，因此工件需要牢固的抓握和尽可能刚性的机器设置。钛及其合金的弹性很大，在加工过程中会引起回弹和颤振，从而导致表面光洁度差。

焊接钛

钛及其合金易于焊接。焊接钛的技术和设备类似于不锈钢或镍基合金等其他高规格金属。然而，钛比其他金属更需要注意清洁度和惰性气体保护。空气污染会破坏钛焊缝。

钛应用

钛的机械性能，特别是其强度重量比，在航空航天和汽车工业中非常有用。 Ti 6AL-4V 几乎占航空航天应用中使用的所有合金的一半。由于其优异的耐腐蚀性和生物相容性，它也常用于医疗行业。

钛的一些常见用途包括：

• 飞机发动机和框架。
• 装甲板。
• 海军舰艇。
• 宇宙飞船。
• 导弹。
• 起落架。
• 排气管。
• 人工关节。
• 用于设置或修复骨骼的硬件。
• 植入式医疗设备。
• 运动器材。
• 自行车架。

铬镍铁合金和钛

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