2024年5月12日发(作者：弘怀思)
INCONEL 617（UNS N06617/W.
表1 INCONEL 617的限定化学成分 %
Nr.2.4663a
）是一种固溶、强化的镍-铬-钴-
钼合金并具有出色的综合高温强度和氧化
抗力。该合金也在很宽的腐蚀环境内具有
耐蚀性，并易于用现有的技术成型和焊接。
表3-电、热性能
表4 弹性模量
a
机械性能
INCONEL 617 合金在很宽的温度范围具有很高的机械性能。该合金的一个出色的性能就是它在较高温度保
持的强度水平。该合金对高温腐蚀的抗力增强了对它的强度的使用。
拉伸性能
各种不同产品形式的典型室温拉伸性能见表5。
所有性能均是产品在固溶状态的数值。表中的
数值为冷轧薄板、带和热轧板材横向实验。
固溶处理热轧棒材的高温拉伸性能见图
1。试样
来自直径为
0.50-in (13-mm) 或0.62-in (16-mm)
的圆棒。冷轧固溶退火的板材的高温拉伸性能
见图
2。试样为0.187-in. (4.75-mm)厚的板材横
向取样。
疲劳强度
INCONEL617合金在室温和1600°F (870°C)的高周
疲劳强度曲线见图
3。数据来自直径0.56-in.(14-mm)
的热轧粗晶固溶退火棒材旋转梁实验。
热轧粗晶固溶退火板材的低周疲劳实验结果见图
4。
图中包含了为比较而使用的焊接接头实验结果；其
试样来自使用匹配焊丝气保焊工艺焊接的接头。
图1 热轧固溶退火棒材高温拉伸性能 图2 冷轧固溶退火板材高温拉伸性能
表
5 固溶退火材料典型室温机械性能
低周疲劳（LFC）方面的考虑
617合金研发的焦点是集中在较高温度的最大蠕变强度上。选择的固溶退火温度是为了能够形成最高温度
的蠕变抗力所需的粗晶粒。近年来，气轮机的热气通道结构的设计者认识到低周疲劳（
LCF）强度和蠕变
一样需要优化。我们启动了一个研究项目来达到这个优化。这个项目的详细结果见附件
1。
在图
5和表6中给出了在1100°F (593°C) 和 1400°F (760°C)时的轴向拉-拉低周疲劳实验数据。在ASME
晶粒度4和5等级时低周疲劳性能的改善非常明显。通过大量的热机工程实验，开发了控制板材生品晶粒
在
ASME3到6之间的方法。微量的合金成分变化可以改善晶粒尺寸并改进应力开裂性能。合金成分优化
和控制合金热机工艺过程的结合导致与较粗晶粒材料比较合金的低周疲劳性能得到改善并且不损失或很少
损失蠕变抗力。如图
6所示，低周疲劳性能的改善可以延伸到高温范围。
图6a为INCONEL617冷轧板材对称轴向（R=1）
低周疲劳（
f=30次循环/分钟）实验结果。在室
温、
1000°F 和1600°F下到达失效的循环次数
和循环应变范围的关系表示在图中。曲线按照
使用
Manson和Coffin法对将曲线修正以符合数
据。。
表6-晶粒尺寸对INCONEL617合金轴向拉-拉控制应变低
周疲劳性能在
760°C(1400°F)的影响
表7在较高温度下暴露后的机械性能
图7 固溶退火INCONEL617合金的蠕变强度
图8 固溶退火INCONEL617合金的开裂强度。箭头表示实验在开裂前终止
循
图11 耐热合金在1832°F (1000°C)下
的氧化抗力。样品暴露在含
20%水的
空气中。循环周期为每周一次。
图
12 耐热合金在1832°F (1000°C)下
的抗渗碳性。实验暴露气氛为
H
2
-5.5%
CO
2
-4.5% CH
4
。
设计方面的考虑
INCONEL617产品的设计许可应力
可在
ASME锅炉与压力容器代码
Part D，Section
II的
表1B中找到。
617合金是少数由ASME代码包含
的具有直到
1800°F设计应力的材
料。表
8中比较了2005版普通温度
应用的设计许用应力和
UNS
N06230
的比较。从表中可以发现
617合金在合金的典型应用范围内
的设计许用应力随温度的提高而高
于
UNS N06230。
表8- ASME SC VIII, Div. 1许用应力
腐蚀抗力
INCONEL617合金的成分中含有大量的
镍、铬和铝，从而在高温下具有很高的
抗氧化和渗碳性。这些元素和钼含量一
起使得合金具有在湿的腐蚀环境中的抗
力
。
氧化与渗碳
图9给出了INCONEL617合金在2000°F
(1095°C)
下循环氧化的抗力。实验试样为
薄带暴露在温度中
15分钟然后在静止的
空气中停留冷却
5分钟。显现出的结果
表明了合金在极端苛刻的热循环条件下
形成和保持保护性氧化膜的能力。在
2100°F (1150°C)下类似的实验结果见图
10。薄带试样暴露在实验温度下50个循
环小时，每次循环后测定重量损失。
617
合金和其它高强度耐热合金在1832°F
(1000°C)
下湿空气条件静态氧化抗力见
图
11。
617合金优异的氧化抗力来自合金的铬
和铝含量。在较高温度下，这些元素形
成了薄的次表面的氧化颗粒区。当暴露在高
温下时这个区域快速形成直到达到
0.001 to
0.002 in. (0.025 to 0.05 mm)
厚。这个氧化区域
对金属表面的保护性氧化铬层的形成提供了
合适的扩散条件。它同时可以帮助防止保护
层的破裂。
INCONEL617合金具有优异的抗渗碳性。表9
比较了617合金与一些其它抗渗碳合金在气
态渗碳环境
2000°F (1095°C)的性能。增重的
测量值表明了在实验周期里吸收的碳量。表
10表示了617合金较其它相似强度合金在
1800°F (980°C)气态渗碳实验的优越性。
水溶液腐蚀
尽管617合金表现了优异的在很多水溶液中
的腐蚀抗力，该合金通常仅用在高温条件。
关于
617合金在特定湿环境中抗力的信息请
访问我们的网站：
表9 在氢/2%甲烷气氛2000°F (1095°C) 25小
时渗碳实验结果
的退火温度应该在1900°F (1040°C)。
一般热成型和冷成型的进一步信息可以从
Special Metals 得到。
热处理
INCONEL617合金通常在固溶退火状态使
用。在这种状态下的粗晶粒结构具有最佳蠕
变开裂强度。它同时提供了最佳的室温弯曲
延展性。固溶退火在
2150°F (1175°C)下进行，
时间要与断面尺寸相匹配。冷却应该采用水
淬或空气快速冷却。
机加工
关于INCONEL617合金的机械加工信息可以
从
Special Metals得到。切削刀具应该锋利并
有正前角以尽量减少材料的加工硬化。应该
有足够的切削深度和进给量以避免对工件表
面的磨亮。更多的机加工方面的信息可以从
公司网站
里的出
版物“机加工”中得到。
连接
INCONEL617合金具有优异的焊接性能。对
氩弧焊接和气保焊可以采用
INCONEL617焊
丝，对电弧焊可以采用
INCONEL617焊条。
焊丝的成分与母材匹配，而且其沉积金属的
强度和抗腐蚀性能与轧制合金具有可比性。
全焊接金属试样在高温的拉伸性能见图
14。
如图
15所示，焊接金属的开裂强度与轧制合
金相当。焊接接头的低周疲劳强度见图
4。
更多关于连接方面的信息在
Special Metals网
站
里的出版物“连
接”。
表10 在氢/2%甲烷气氛1800°F (980°C) 100小
时渗碳实验结果
加工成型
INCONEL617合金具有良好的加工成型
性。成型、机加工和焊接可以按照标准
的镍基合金程序执行。有些造作的技术
和设备可能会受到该合金的强度和冷作
硬化速率影响。加工成型的信息可以在
Special Metals网站
的出版物“加工成型”中找到。
冷、热成型
617合金具有良好的热成型性，但由于它
固有的在高温的强度，热成型需要相对
较高的力。通常，
INCONEL617的热成
型特点与
INCONEL625相似。大量的热
变形或锻造的温度范围为
1850 to2200°F
(1010 to 1205°C)
。小量变形工作可以在
直到
1700°F (925°C)下进行。
尽管
INCONEL617合金有很高的冷作硬
化速率，如图
13所示，它还是可以很方
便的用现有的冷加工方法成型。为达到
最佳效果，该合金应该在细晶粒条件冷
成型并经常进行中间退火处理。冷成型
图14 使用INCONEL617焊丝气保焊制作的全焊接
金属试样高温拉伸性能
图15 母材与INCONEL617焊丝焊接接头的开裂强度比较
低周疲劳制造方面的考虑
已发现很少的冷作残余量，如轻微的变形操作，就能对超级合金（包括617合金）的蠕变开裂行为形成显
著影响。虽然在
2150°F (1177°C)重固溶退火然后水淬会消除冷作的影响并恢复蠕变性能，实验室和生产数
据都表明在此温度重退火会导致晶粒粗大从而降低低周疲劳性能。在
10-20%冷作的试样上进行了低温退火
研究。实验中包括了固溶退火材料样品，其中一些复杂形状的部分在零件成型过程中基本没有受到冷加工。
图
16的数据表明在2050°F (1121°C)重固溶然后空冷可以优化冷作结构的重结晶并不促进在较少或无冷作
区域的晶粒长大。随后在生产零件上的实验证明了这种重固溶退火处理是适当的。
根据这些考虑做以下推荐建议：从工厂固溶退火材料开始（
2150°F [1177°C], 水淬）、冷成型、焊接并重
固溶退火
2050°F(1121°C)然后空冷。可接受的替代程序是：如果结构太大，不能在装配后重退火，可以将
单件在成型后、装配前（焊接）前进行重退火。
可供产品和标准规范
INCONEL617合金被指定为UNS N06617和
Werkstoff Nr. 2.4663a。ASME锅炉与压力容器代
码的设计许用应力被定义在
ASME 代码案例
1956 和 1982中。
棒, 板条, 线材和锻件- ASTM B166/ASME SB
166 (Rod, Bar and Wire), ASTM B564/ASME SB
564 (Forgings), SAE AMS 5887 (Bars,Forgings and
Rings), VdTÜV 485 (Sheet, Plate, Bar andTubing),
ISO 9724 (Wire), DIN 17752 (Rod and Bar),
DIN17753 (Wire), DIN 17754 (Forgings)
热轧板,冷轧板和带材- ASTM B 168/ASME SB
168(Plate, Sheet and Strip), SAE AMS 5888 (Plate),
SAEAMS 5889 (Sheet and Strip), VdTÜV 485
(Sheet, Plate,Bar and Tubing), ISO 6208 (Plate,
Sheet and Strip), DIN17750 (Plate, Sheet and
Strip)_
输送管和管- VdTÜV 485 (Sheet, Plate, Bar, and
Tubing), ISO 6207 (Tubing), ASTM B 546/ASME
SB 546(Pipe), DIN 17751 (Pipe and Tube)
成分- DIN 17744
焊接产品- INCONEL Filler Metal 617 – AWS
A5.14/ERNiCrCoMo-1; INCONEL Welding
Electrode 117- AWS A5.11 / ENiCrCoMo-1
参考文献
1. G.D. Smith and D.H. Yates, “Optimization of the Fatigue Properties of INCONEL alloy 617”, Paper
No. 91-GT-161ASME International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exhibition, Orlando,
FL (1991).
2. H.-J. Breuer, H. Breitling, W. Dietz, “Internal Pressure Experiments on Heat-Exchanger Tubes made
fromNiCr22Co12Mo at 950°C”, 8th Meeting on Long Term Behavior of Creep Resistant Steels and
High Temperature Materials,Association for Creep-Resistant Steels and Association for
High-Temperature Materials, Duesseldorf (1985).
3. D.H. Yates, P. Ganesan and G.D. Smith, “Recent Advances in the Enhancement of INCONEL alloy
617 Properties toMeet the Needs of the Gas Turbine Industry”,
Advanced Materials and Coatings for
Combustion Turbines,
Proceedings ofASM 1993 Materials Congress, Pittsburgh, PA, V.P.
Swaminathan and N.S. Chevuru, Editors, pp. 89-97 (1993).
2024年5月12日发(作者：弘怀思)
INCONEL 617（UNS N06617/W.
表1 INCONEL 617的限定化学成分 %
Nr.2.4663a
）是一种固溶、强化的镍-铬-钴-
钼合金并具有出色的综合高温强度和氧化
抗力。该合金也在很宽的腐蚀环境内具有
耐蚀性，并易于用现有的技术成型和焊接。
表3-电、热性能
表4 弹性模量
a
机械性能
INCONEL 617 合金在很宽的温度范围具有很高的机械性能。该合金的一个出色的性能就是它在较高温度保
持的强度水平。该合金对高温腐蚀的抗力增强了对它的强度的使用。
拉伸性能
各种不同产品形式的典型室温拉伸性能见表5。
所有性能均是产品在固溶状态的数值。表中的
数值为冷轧薄板、带和热轧板材横向实验。
固溶处理热轧棒材的高温拉伸性能见图
1。试样
来自直径为
0.50-in (13-mm) 或0.62-in (16-mm)
的圆棒。冷轧固溶退火的板材的高温拉伸性能
见图
2。试样为0.187-in. (4.75-mm)厚的板材横
向取样。
疲劳强度
INCONEL617合金在室温和1600°F (870°C)的高周
疲劳强度曲线见图
3。数据来自直径0.56-in.(14-mm)
的热轧粗晶固溶退火棒材旋转梁实验。
热轧粗晶固溶退火板材的低周疲劳实验结果见图
4。
图中包含了为比较而使用的焊接接头实验结果；其
试样来自使用匹配焊丝气保焊工艺焊接的接头。
图1 热轧固溶退火棒材高温拉伸性能 图2 冷轧固溶退火板材高温拉伸性能
表
5 固溶退火材料典型室温机械性能
低周疲劳（LFC）方面的考虑
617合金研发的焦点是集中在较高温度的最大蠕变强度上。选择的固溶退火温度是为了能够形成最高温度
的蠕变抗力所需的粗晶粒。近年来，气轮机的热气通道结构的设计者认识到低周疲劳（
LCF）强度和蠕变
一样需要优化。我们启动了一个研究项目来达到这个优化。这个项目的详细结果见附件
1。
在图
5和表6中给出了在1100°F (593°C) 和 1400°F (760°C)时的轴向拉-拉低周疲劳实验数据。在ASME
晶粒度4和5等级时低周疲劳性能的改善非常明显。通过大量的热机工程实验，开发了控制板材生品晶粒
在
ASME3到6之间的方法。微量的合金成分变化可以改善晶粒尺寸并改进应力开裂性能。合金成分优化
和控制合金热机工艺过程的结合导致与较粗晶粒材料比较合金的低周疲劳性能得到改善并且不损失或很少
损失蠕变抗力。如图
6所示，低周疲劳性能的改善可以延伸到高温范围。
图6a为INCONEL617冷轧板材对称轴向（R=1）
低周疲劳（
f=30次循环/分钟）实验结果。在室
温、
1000°F 和1600°F下到达失效的循环次数
和循环应变范围的关系表示在图中。曲线按照
使用
Manson和Coffin法对将曲线修正以符合数
据。。
表6-晶粒尺寸对INCONEL617合金轴向拉-拉控制应变低
周疲劳性能在
760°C(1400°F)的影响
表7在较高温度下暴露后的机械性能
图7 固溶退火INCONEL617合金的蠕变强度
图8 固溶退火INCONEL617合金的开裂强度。箭头表示实验在开裂前终止
循
图11 耐热合金在1832°F (1000°C)下
的氧化抗力。样品暴露在含
20%水的
空气中。循环周期为每周一次。
图
12 耐热合金在1832°F (1000°C)下
的抗渗碳性。实验暴露气氛为
H
2
-5.5%
CO
2
-4.5% CH
4
。
设计方面的考虑
INCONEL617产品的设计许可应力
可在
ASME锅炉与压力容器代码
Part D，Section
II的
表1B中找到。
617合金是少数由ASME代码包含
的具有直到
1800°F设计应力的材
料。表
8中比较了2005版普通温度
应用的设计许用应力和
UNS
N06230
的比较。从表中可以发现
617合金在合金的典型应用范围内
的设计许用应力随温度的提高而高
于
UNS N06230。
表8- ASME SC VIII, Div. 1许用应力
腐蚀抗力
INCONEL617合金的成分中含有大量的
镍、铬和铝，从而在高温下具有很高的
抗氧化和渗碳性。这些元素和钼含量一
起使得合金具有在湿的腐蚀环境中的抗
力
。
氧化与渗碳
图9给出了INCONEL617合金在2000°F
(1095°C)
下循环氧化的抗力。实验试样为
薄带暴露在温度中
15分钟然后在静止的
空气中停留冷却
5分钟。显现出的结果
表明了合金在极端苛刻的热循环条件下
形成和保持保护性氧化膜的能力。在
2100°F (1150°C)下类似的实验结果见图
10。薄带试样暴露在实验温度下50个循
环小时，每次循环后测定重量损失。
617
合金和其它高强度耐热合金在1832°F
(1000°C)
下湿空气条件静态氧化抗力见
图
11。
617合金优异的氧化抗力来自合金的铬
和铝含量。在较高温度下，这些元素形
成了薄的次表面的氧化颗粒区。当暴露在高
温下时这个区域快速形成直到达到
0.001 to
0.002 in. (0.025 to 0.05 mm)
厚。这个氧化区域
对金属表面的保护性氧化铬层的形成提供了
合适的扩散条件。它同时可以帮助防止保护
层的破裂。
INCONEL617合金具有优异的抗渗碳性。表9
比较了617合金与一些其它抗渗碳合金在气
态渗碳环境
2000°F (1095°C)的性能。增重的
测量值表明了在实验周期里吸收的碳量。表
10表示了617合金较其它相似强度合金在
1800°F (980°C)气态渗碳实验的优越性。
水溶液腐蚀
尽管617合金表现了优异的在很多水溶液中
的腐蚀抗力，该合金通常仅用在高温条件。
关于
617合金在特定湿环境中抗力的信息请
访问我们的网站：
表9 在氢/2%甲烷气氛2000°F (1095°C) 25小
时渗碳实验结果
的退火温度应该在1900°F (1040°C)。
一般热成型和冷成型的进一步信息可以从
Special Metals 得到。
热处理
INCONEL617合金通常在固溶退火状态使
用。在这种状态下的粗晶粒结构具有最佳蠕
变开裂强度。它同时提供了最佳的室温弯曲
延展性。固溶退火在
2150°F (1175°C)下进行，
时间要与断面尺寸相匹配。冷却应该采用水
淬或空气快速冷却。
机加工
关于INCONEL617合金的机械加工信息可以
从
Special Metals得到。切削刀具应该锋利并
有正前角以尽量减少材料的加工硬化。应该
有足够的切削深度和进给量以避免对工件表
面的磨亮。更多的机加工方面的信息可以从
公司网站
里的出
版物“机加工”中得到。
连接
INCONEL617合金具有优异的焊接性能。对
氩弧焊接和气保焊可以采用
INCONEL617焊
丝，对电弧焊可以采用
INCONEL617焊条。
焊丝的成分与母材匹配，而且其沉积金属的
强度和抗腐蚀性能与轧制合金具有可比性。
全焊接金属试样在高温的拉伸性能见图
14。
如图
15所示，焊接金属的开裂强度与轧制合
金相当。焊接接头的低周疲劳强度见图
4。
更多关于连接方面的信息在
Special Metals网
站
里的出版物“连
接”。
表10 在氢/2%甲烷气氛1800°F (980°C) 100小
时渗碳实验结果
加工成型
INCONEL617合金具有良好的加工成型
性。成型、机加工和焊接可以按照标准
的镍基合金程序执行。有些造作的技术
和设备可能会受到该合金的强度和冷作
硬化速率影响。加工成型的信息可以在
Special Metals网站
的出版物“加工成型”中找到。
冷、热成型
617合金具有良好的热成型性，但由于它
固有的在高温的强度，热成型需要相对
较高的力。通常，
INCONEL617的热成
型特点与
INCONEL625相似。大量的热
变形或锻造的温度范围为
1850 to2200°F
(1010 to 1205°C)
。小量变形工作可以在
直到
1700°F (925°C)下进行。
尽管
INCONEL617合金有很高的冷作硬
化速率，如图
13所示，它还是可以很方
便的用现有的冷加工方法成型。为达到
最佳效果，该合金应该在细晶粒条件冷
成型并经常进行中间退火处理。冷成型
图14 使用INCONEL617焊丝气保焊制作的全焊接
金属试样高温拉伸性能
图15 母材与INCONEL617焊丝焊接接头的开裂强度比较
低周疲劳制造方面的考虑
已发现很少的冷作残余量，如轻微的变形操作，就能对超级合金（包括617合金）的蠕变开裂行为形成显
著影响。虽然在
2150°F (1177°C)重固溶退火然后水淬会消除冷作的影响并恢复蠕变性能，实验室和生产数
据都表明在此温度重退火会导致晶粒粗大从而降低低周疲劳性能。在
10-20%冷作的试样上进行了低温退火
研究。实验中包括了固溶退火材料样品，其中一些复杂形状的部分在零件成型过程中基本没有受到冷加工。
图
16的数据表明在2050°F (1121°C)重固溶然后空冷可以优化冷作结构的重结晶并不促进在较少或无冷作
区域的晶粒长大。随后在生产零件上的实验证明了这种重固溶退火处理是适当的。
根据这些考虑做以下推荐建议：从工厂固溶退火材料开始（
2150°F [1177°C], 水淬）、冷成型、焊接并重
固溶退火
2050°F(1121°C)然后空冷。可接受的替代程序是：如果结构太大，不能在装配后重退火，可以将
单件在成型后、装配前（焊接）前进行重退火。
可供产品和标准规范
INCONEL617合金被指定为UNS N06617和
Werkstoff Nr. 2.4663a。ASME锅炉与压力容器代
码的设计许用应力被定义在
ASME 代码案例
1956 和 1982中。
棒, 板条, 线材和锻件- ASTM B166/ASME SB
166 (Rod, Bar and Wire), ASTM B564/ASME SB
564 (Forgings), SAE AMS 5887 (Bars,Forgings and
Rings), VdTÜV 485 (Sheet, Plate, Bar andTubing),
ISO 9724 (Wire), DIN 17752 (Rod and Bar),
DIN17753 (Wire), DIN 17754 (Forgings)
热轧板,冷轧板和带材- ASTM B 168/ASME SB
168(Plate, Sheet and Strip), SAE AMS 5888 (Plate),
SAEAMS 5889 (Sheet and Strip), VdTÜV 485
(Sheet, Plate,Bar and Tubing), ISO 6208 (Plate,
Sheet and Strip), DIN17750 (Plate, Sheet and
Strip)_
输送管和管- VdTÜV 485 (Sheet, Plate, Bar, and
Tubing), ISO 6207 (Tubing), ASTM B 546/ASME
SB 546(Pipe), DIN 17751 (Pipe and Tube)
成分- DIN 17744
焊接产品- INCONEL Filler Metal 617 – AWS
A5.14/ERNiCrCoMo-1; INCONEL Welding
Electrode 117- AWS A5.11 / ENiCrCoMo-1
参考文献
1. G.D. Smith and D.H. Yates, “Optimization of the Fatigue Properties of INCONEL alloy 617”, Paper
No. 91-GT-161ASME International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exhibition, Orlando,
FL (1991).
2. H.-J. Breuer, H. Breitling, W. Dietz, “Internal Pressure Experiments on Heat-Exchanger Tubes made
fromNiCr22Co12Mo at 950°C”, 8th Meeting on Long Term Behavior of Creep Resistant Steels and
High Temperature Materials,Association for Creep-Resistant Steels and Association for
High-Temperature Materials, Duesseldorf (1985).
3. D.H. Yates, P. Ganesan and G.D. Smith, “Recent Advances in the Enhancement of INCONEL alloy
617 Properties toMeet the Needs of the Gas Turbine Industry”,
Advanced Materials and Coatings for
Combustion Turbines,
Proceedings ofASM 1993 Materials Congress, Pittsburgh, PA, V.P.
Swaminathan and N.S. Chevuru, Editors, pp. 89-97 (1993).