镍及镍基合金的简介

1.工业纯镍

作为金属结构材料的纯镍，称为工业纯镍或商用纯镍、加工镍等。

国产工业纯镍牌号为N2（99.98%）、N4（99.9%）、N6（99.5%）、N8（99.0%）、括号中的数据表示纯度实际为其质量分数，其中用途最广的是N6。N6对应的美国牌号为200、201、205。近十年的国内文献资料大部分借用了美国牌号200及201，称为镍200、镍201等。镍200与镍201的区别在于镍201的含碳量更低。工业纯镍的化学成分见国家标准GB/T5235—2007《加工镍及镍合金化学成分和产品形状》。

国产工业纯镍N6（对应美国镍200）的物理及力学性能见表3-44及表3-45。

表3-44 工业纯镍N6（200）的物理性能

表3-45 工业纯镍N6（200）的力学性能

工业纯镍N6力学性能良好，尤其塑性及韧性优良。镍200及镍201有良好的热加工性能，最适宜的热加工温度为870～1230℃；同时具有良好的室温延展性，易于冷加工成形。

工业纯镍（200、201）有一定的耐蚀性，能适应多种腐蚀性环境。但耐高温性能较差，只能在315℃以下使用，高于此温度，力学性能会变坏。工业纯镍属于镍基耐蚀合金的一种，工业纯镍和镍基耐蚀合金的耐蚀性见表3-46。

表3-46 工业纯镍和镍基耐蚀合金的耐蚀性

注：A—可接受 G.E—良好至优良 NR—不推荐使用 X—试验。

由表3-46可知，工业纯镍在氢氟酸、有机酸、碱、盐及海水中有良好的耐蚀性，并能抗氯化物应力腐蚀，但不适应硝酸，对硫酸、盐酸、磷酸也有一定的耐蚀性。工业纯镍和镍基耐蚀合金的耐高温性能见表3-47。(www.xing528.com)

表3-47 工业纯镍和镍基耐蚀合金的耐高温性能（500℃）

由表3-47可知，镍200不允许在500℃以上条件下工作，不具备高温性能。镍200、镍201主要应用于处理还原性卤族气体、碱溶液、非氧性盐类、有机酸等设备和部件，使用时工作温度最好低于315℃。

显然，工业纯镍虽然耐蚀，但不耐高温，即不具备热强性。

镍是镍基高温合金、镍基耐蚀合金及奥氏体不锈钢的主要合金成分，镍及镍合金的焊接指的是镍及镍基合金的焊接。所谓镍基合金是指合金中镍的质量分数[w（Ni）]（含量）在50%以上，作为固溶体溶剂的镍是该合金的主要成分，不是泛泛的含镍合金。虽然镍是铬镍奥氏体不锈钢的主要合金成分，但奥氏体不锈钢属于铁基含镍的合金。本书的镍基合金是指镍基高温合金及镍基耐蚀合金。也不讨论含镍的记忆合金、耐磨合金和永磁合金等。

2.镍基高温合金

高温合金是在高温下具有较高的力学性能、抗氧化和耐腐蚀的合金。它可以在600～1100℃的氧化和燃气腐蚀条件下承受复杂应力，并长期可靠地工作。高温合金牌号的前缀字母为GH，是高温（G）合金（H）的拼音声母。航空发动机（特别是燃气涡轮发动机）的发展是促进高温合金迅速发展的主要因素。

高温合金按基体可分为镍基、铁基和钴基三大类，其中以镍基高温合金应用最广。钴基高温合金虽然具有良好的综合性能，但受到资源的限制，其发展应用受到一定的影响。铁基高温合金虽然成本较低，但与镍基高温合金相比，其热强性、抗氧化性、耐蚀性等方面还是略逊一筹，只能在500～700℃的范围内应用于航空工业中。镍基高温合金是指镍的质量分数大于50%的高温合金，以镍、铬固溶体为基体，添加多种合金元素，如W、Al、Ti、Co、Ta及微量B、Ce、Zr等，对镍铬固溶体进行不同方式的强化，以获得高温服役的适应性。所以高温合金如果不特指铁基或钴基，一般都是指镍基高温合金，因为镍基高温合金的应用最广。

3.镍基耐蚀合金

镍基耐蚀合金是能够在200～1100℃范围内具备耐各种腐蚀介质的侵蚀，同时具有良好的高温和低温力学性能的合金，这种合金中镍的质量分数为50%以上，镍是镍、铬的固溶体的溶剂金属元素。

镍基耐蚀合金与镍基高温合金相比，前者耐高温的范围较宽，后者镍基高温合金耐高温为600～1100℃，耐蚀合金高温性能的下限值只有200℃，200℃已经不算高温了。镍基耐蚀合金追求的是在较大的温度范围内的耐蚀性，而镍基高温合金追求的是高温（600～1100℃）条件下有较高的力学性能（主要是强度及塑性）。二者相同的都是以镍、铬固溶体（镍占50%以上）为基体，添加其他不同的元素，来固溶强化及时效强化其高温力学性能。

镍基耐蚀合金的耐蚀性可见表3-46，其耐高温性能见表3-47。