一文读懂镍基合金前世今生
信息来源：钢狗网
超级合金应用领域
第二次世界大战以来，“超级合金”一词首次用于描述在高温下需要高性能的涡轮增压器和飞机涡轮发动机中开发的一组合金。超级合金的应用范围已经扩展到许多其他领域，现在包括飞机和陆基燃气轮机，火箭发动机，化学和石油装置等。它们特别适用于这些要求苛刻的应用。超合金基于VIIIB族元素，通常由Fe，Ni，Co和Cr的各种组合以及较少量的W，Mo，Ta，Nb，Ti和Al组成。超级合金的三大类是镍，铁和钴基合金。今天小编来分享一下镍合金的发展。
镍合金的发展
同铁和铜一样，自从进入文明社会，镍就被用于合金。但是与钢、黄铜和青铜相比，镍合金是化学工业的后来者。随着冶金技术与制造技术的不断进步推动了镍合金的发展，促进了它们在化学工业的广泛应用。镍合金集优异的耐蚀性、强度、韧性、冶金稳定性、宜加工性及焊接性于一身。许多镍合金还具有卓越的耐热性能，是要求高温强度和高温下耐化学腐蚀用途的理想选择。
第一个具有商业重要性的镍合金是合金400，它是由国际镍公司(后来叫Inco合金公司)于1905年开发出来并推向市场，商标为蒙乃尔(MONEL)。下一个重要的里程碑是1930年左右问世的镍-钼合金B和镍-铬-钼-钨合金C。它们的发明者是Haynes Stellite公司(现在叫Haynes国际公司)，其中的两个注册商标为HASTELLOY。镍基合金发展的下一个重要阶段来自于Inco公司，1931年开发出镍-铬-铁合金600及1949年开发出镍-铁-铬合金，分别命名为INCONEL和INCOLOY。Inco和Haynes公司利用最初这些商标的知名度和美誉度，共计推出了MONEL、INCONEL、INCOLOY和HASTELLOY系列的大约50种耐腐蚀和耐热合金。VDM公司是一个后来比较出名的镍基合金开发者和生产者，其商标是Nicrofer, Nimofer和Nicorros。
这三家世界领先的公司还在继续开发化学工业感兴趣的新型镍合金和改进型合金。本文提到的它们的专利合金列于表A。
INCO国际镍业公司
国际镍业有限公司是世界上最大的镍生产商之一。它经营加拿大在安大略省萨德伯里的最大的采矿和加工业务,并在加拿大、印度尼西亚等地经营其他矿场。在全球40多个国家的设立销售和业务。INCO公司还生产钴、铜、贵金属、特种镍制品。
在萨德伯里淡水河谷的Inco SuperStack冶炼厂
国际镍业公司（INCO）成立于1902年，由两家著名的镍公司合并，由罗伯特托马辛1878年创立的奥福德镍和铜公司，以及由SJ Ritchie于1886年创立加拿大铜业公司。在第一次世界大战期间，对镍的需求相当高。战后结束，需求下滑，镍价暴跌，导致INCO于1921年停止采矿炼镍。到1922年底，INCO恢复采矿和加工镍。这是INCO总裁罗伯特克罗克斯斯坦利（Robert Crooks Stanley）努力寻找镍的民用用途的结果。
在1929年，INCO进行了另一次合并。Mond镍公司和INCO都在安大略省拥有Frood镍矿床的部分。两家公司都认为合并比对这种大型镍矿更有利。这两家公司成为加拿大国际镍业公司，但仍然使用INCO的昵称。
INCO经过大萧条进入第二次世界大战。这场战争就像对第一次世界大战一样，对镍产生了需求。INCO是镍的主要供应商。到20世纪50年代末和60年代初，镍的精炼过程有所改善，不锈钢可能用于厨房电器和其他用途。由于朝鲜战争的爆发，镍需求旺盛，INCO开始难以满足这一需求。其他公司顺利进入镍产业，INCO作为最重要的镍生产商和供应商开始减少。
2006年8月14日,巴西矿业公司淡水河谷以170亿美元现金收购Inco。收购协议的一部分,淡水河谷将Inco镍作为一个独立的矿业部门运行;所有的淡水河谷镍业务,包括矿山被转移到Inco的管理。2006年11月16日Inco纽交所摘牌。Inco成为淡水河谷的全资子公司。
Haynes International海恩斯国际
海恩斯国际公司（又译：哈氏合金国际公司、汉斯合金国际公司）Haynes International, Inc.(NASDAQ:HAYN)成立于1912年，前身是前身的Haynes Stellite Work（哈茨钴铬钨工厂），总部位于美国印第安纳州Kokomo，全职雇员1,147人，是一家在美国，欧洲，中国和国际上从事高性能镍和钴基合金开发，制造，销售和分销的公司。
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海恩斯国际是世界上最大的用于高温和腐蚀应用的高性能镍和钴基合金的开发商，制造商和经销商之一。标准产品形式包括板材和板材，棒材和坯料，无缝焊接管材和管材，焊丝和焊接材料，配件和法兰。
VDM Metals VDM金属
VDM缩写起源于Vereinigte Deutsche Metallwerke AG。公司成立于1930年，当时来自Altena的Berg-Heckmann-Selve AG接管了法兰克福的Heddernheimer Kupferwerk和SüddeutscheKabelwerk AG。两家前身公司的根源可追溯到19世纪初。由Vereinigte Deutsche Metallwerke AG组成的合并由Metallgesellschaft（现为GEA集团股份公司）发起，该公司自1893年起是Heddernheimer Kupferwerk公司的控股股东，并获得了该公司集团的多数股权。
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由此创立的企业是一家有色金属制造商，拥有大量半成品和合金产品。最初重点是铜和黄铜，但后来的铝，不锈钢和镍合金变得重要。公司总部在法兰克福，而其生产地点包括Altena和Werdohl，杜伊斯堡，科隆，纽伦堡和法兰克福。VDM的成立是德国半成品行业集中趋势的一个初步步骤，受到全球经济危机的打击。 今天，该公司现在是VDM Metals GmbH，总部位于Werdohl，是一家国际领先的镍，钴和锆合金生产商和经销商，除了特殊的合金。
直到今天，VALE INCO、Haynes International、VDM Metals依然是世界领先的镍合金半成品成本材料供应商之一。当不锈钢达到极限时，合金通常是唯一的解决方案。
所有早期的专利合金早已失去专利保护，现在世界许多其它生产厂都可以生产这些合金，或是其自己的商品名，或是符合标准或技术规范的通用合金名称。常用的标准规范如ASTM和DIN可能比著名合金开发生产厂家自定的标准限制性要求更少，厂商企业内部标准对合金化学成分和冶金参数控制得更严一些，目标在于确保较高的材料性能。
镍合金的种类
市场上可以买到的镍合金产品形式多种多样，包括中板、薄板、带材、管材、接头和锻件。部分产品的ASTM规范列于表。某些镍合金还有铸造产品，它们通常具有与其锻轧产品不同的特性。镍合金一般按照其主要合金成分进行分类，下面简要介绍广泛用于化工设备的镍合金：
纯镍(合金200)
对各类还原性酸和盐有非常好的耐蚀性，但不适用于强氧化性的介质如硝酸。纯镍最重要的特性是其无可比拟的耐苛性碱甚至是熔融态苛性碱腐蚀的能力。虽然纯镍在干燥卤素介质中耐蚀性很突出，但在水露点以下其耐蚀性不足。对于温度超过600℉的应用，最好选用合金200的衍生牌号--低碳含量的镍201(UNS UO2201)。
镍-铜合金400
与镍一样，镍-铜合金400的耐蚀性在还原性介质条件下表现最好，而充气和氧化性化学物质对其耐蚀性不利。合金400具有非常好的耐氢卤酸和卤化物腐蚀的性能，特别是能耐氢氟酸和含氟或氟化氢的高温气体。这种合金广泛用于处理硫酸溶液、海水和盐水。对于要求高强度的用途，如阀和泵部件，常常采用合金K-500(NO5500)，它是合金400的一种沉淀硬化型衍生牌号。
镍-铬-铁合金600
在镍基体中加入铬扩大了合金600在氧化性环境中的适用性。合金600尽管对无机酸的耐蚀性属于中等，但它对有机酸的耐蚀性却非常好，因此广泛用于脂肪酸的加工。合金600也广泛用于氢氧化物和碱性化学品的生产和储运。对于兼有耐热和耐蚀要求的高温应用，合金600也是一种极好的材料。该合金在高温卤素环境下出色的使用性能使它成为有机氯化反应工艺的理想选材。合金600还表现出优异的抗氧化、抗渗碳和抗渗氮等抗高温退化性能。
镍-铬-钼合金625
在镍铬系合金中加入钼增加了材料对氧化性和还原性无机酸和盐的耐蚀性。钼使合金具有耐氯离子点蚀和缝隙腐蚀的能力。合金625是一种抗疲劳性能非常优异的高强度材料，合金625LCF是合金625的衍生牌号，波纹管专用，具有十分优异的抗低周疲劳和耐热疲劳性能。与合金600一样，合金625用作耐蚀材料和耐热材料均可。合金625出色的高温强度，以及耐卤素腐蚀，抗氧化和抗渗碳的综合性能使其成为在苛刻的高温环境下运行的化工和石化设备的理想选材。
镍-铬合金690
合金690是承压设备制造所用的镍合金中铬含量最高的，对氧化性介质有极强的耐蚀能力。它能有效地用于热浓硫酸、硝酸和硝酸/氢氟酸混合酸以及氧化性盐介质。高铬含量也提高了材料在高温硫化环境中的耐蚀能力。
镍-铬-铁合金825
由于合金含有近30%的铁，所以合金825有时也被列入超级奥氏体不锈钢系列中。它在硫酸和磷酸介质条件表现出色，与合金20类似，开发它们主要目的是用于硫酸和磷酸介质。虽然合金825耐盐酸腐蚀的能力尚可，但是它容易发生氯离子点蚀和缝隙腐蚀，特别是在不流动、不通气的溶液中。合金825铁含量高，所以它对碱和卤素的耐蚀能力低于镍含量较高的合金。
镍-铬-铁-钼“G”合金
合金G-3的耐腐蚀能力在许多应用中都超过合金400、合金600和合金825。这种合金特别耐硫酸和不纯净磷酸的腐蚀，能够经受还原性和氧化性两种介质条件。后来开发的合金G-30焊接性能更好，耐腐蚀能力全面提高，特别是焊缝热影响区的耐蚀能力。
镍-铬-钼“C”合金
合金C-276是化学工业用于应对腐蚀性极强的介质条件（超出不锈钢的能力范畴）的卓越合金材料，它在各种酸、酸性盐和其它各类腐蚀性化学物质中具有杰出的耐蚀能力。合金C-276在湿氯气和次氯酸盐这样的恶劣环境中表现优异。由于合金C-276钼含量较高，因此它对氯离子引起的点蚀和缝隙腐蚀有很好的耐蚀能力。寻求比合金C-276冶金性能和耐腐蚀性能更好的材料的过程，促进了几种专利“C”系列合金的开发与商业化，它们是合金C-22、622、59、686和C-2000。这些合金的钼含量大致相当，而铬含量都大大高于合金C-276。某些牌号还含有钨或铜。这些次要合金元素对冶金性能和耐腐蚀性的影响是复杂的，本文不作论述。
镍-钼“B”合金
合金B-2对具有还原性的硫酸、磷酸和盐酸有突出的耐腐蚀能力。它特别适用于全部浓度范围和温度高达沸点的盐酸设备。氧化性化学物质对这种合金的耐腐蚀性有不利的影响，尤其是溶液中作为杂质的铁离子和铜离子等强氧化剂。后来开发的合金B-3和合金B-4的性能比合金B-2更好，这些新牌号的一个好处是最大程度降低了加工中不良显微组织（可能造成脆化）的形成。