鎳基合金

鎳基合金一般以Ni含量超過30wt%之合金稱之，常見產品之Ni含量都超過50wt%，由於具有超群的高溫機械強度與耐蝕性質，與鐵基和鈷基合金合稱為超合金，一般是應用在540℃以上的高溫環境，並依其使用場合，選用不同合金設計，多用於特殊耐蝕環境、高溫腐蝕環境、需具備高溫機械強度之設備。常應用於航太、能源、石化工業或特殊電子/光電等領域。

特性

鎳基合金是超合金中應用最廣、強度最高的材料。超合金之名稱即源自於材料特色，包括：

(1)性能超優異
　高溫下可維持高強度，且具有優異的抗潛變、抗疲勞等機械性質，
　以及抗氧化和耐蝕特性與良好的塑和銲接性。

(2)合金添加超繁雜
　鎳基合金常添加十種以上之合金元素，用以增進不同環境之耐蝕性；以及固溶強化或析出強化等作用。

(3)工作環境超惡劣
　鎳基合金被廣泛用於各種嚴苛之使用條件，如航太飛行引擎燃氣室的高溫高壓部份、核能、石油、海洋工業之結構件，耐蝕管線等。

鎳基合金中元素的作用

　鎳合金兼具優異的耐腐蝕性、強度、韌性、冶金穩定性、加工性能和焊接性能。
　許多鎳合金還具有優異的耐熱性，使其成為需要高溫強度和高溫下耐化學腐蝕性的應用的理想選擇。

　鎳在鎳基合金中的主要作用是改變材料的晶體結構。
　鎳在鎳基合金中的一項重要價值是形成奧氏體晶體結構，從而改善塑性、焊接性和韌性等因素。
　鎳基合金中除鎳外的各種元素的作用如下：

　⑴ 硼、矽：顯著降低合金的熔點，擴大固液溫度範圍，形成低熔點共晶；脫氧還原及排渣功能；
　　　　　　對塗層的硬化、強化作用；提高運營流程績效。

　⑵ 銅：提高對非氧化性酸的耐腐蝕性。

　⑶ 鉻：固溶強化作用、鈍化作用；提高耐腐蝕性和高溫抗氧化能力；
　　　　過量的鉻易與碳、硼形成碳化鉻、硼氫化鉻硬質相，從而提高合金的硬度和耐磨性。

　⑷鉬：原子半徑較大，固溶後晶格發生明顯畸變，顯著強化合金基體，提高基體的高溫強度和紅硬性；
　　　　能切斷和減少塗層中的網絡結構；提高鎳基精密合金的抗氣蝕和侵蝕能力。

鎳基合金的特性

　尤其是普通鎳鉻合金的特點是具有極高的耐熱性，最高可達750攝氏度左右，因此能夠承受接近熔點的恆定載荷。
　它們還具有優異的延展性和拉伸強度、低導熱性、良好的冷成型性能和高耐腐蝕性。
　低密度、高耐化學性和高耐磨性使這種合金特別適合鋁和鋼不穩定的高溫應用。

鎳合金代表作

　第一種商業上重要的鎳合金是合金 400，由國際鎳公司（後來稱為 Inco 合金公司）於 1905 年以 MONEL 商標開發和銷售。
　下一個重要的里程碑是1930年左右推出鎳鉬合金B和鎳鉻鉬鎢合金C。
　它們的發明者是Haynes Stellite公司（現稱為Haynes International），兩個註冊商標是HASTELLOY。

　鎳基合金發展的下一個重要階段來自於Inco公司，
該公司於600年開發出鎳鉻鐵合金1931，並於1949年開發出鎳鐵鉻合金，分別命名為INCONEL和INCOLOY。

　Inco和Haynes利用這些商標最初的知名度和聲譽，
推出了MONEL、INCONEL、INCOLOY和HASTELLOY系列，約50種耐腐蝕和耐熱合金。
　VDM公司是後來著名的鎳基合金開發商和生產商，商標為Nicrofer、Nimofer和Nicorros。

鎳基高溫合金的成分與性能

　鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗氧化、抗腐蝕作用，其他元素主要起強化作用。按強化方式可分為：
　①固溶強化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻、釩等
　②沉澱強化元素，如鋁、鈦、鈮、鉭等
　③晶界強化元素，如硼、鋯、鎂、稀土元素等。
　鎳基高溫合金有兩種強化方法：固溶強化合金和沈澱強化合金。

Alloy 800、800H、800HT的差異

差異在於碳含量
800：0.10 max.
800H：0.05-0.10
800HT：0.06-0.10

鋁+鈦含量
800：0.30-1.20
800H：0.30-1.20
800HT：0.85-1.20

產品應用

鎳基合金廣泛應用於高溫、高壓、強腐蝕環境，常見領域包括：

航太工業：渦輪葉片、噴氣發動機零件、燃燒室、排氣系統
能源產業：燃氣輪機、核電站換熱器、鍋爐管、蒸汽渦輪機
石化工業：耐腐蝕熱交換器、化學反應器、耐酸鹼管道、海水淡化設備
醫療設備：生物相容性金屬材料（如骨科植入物、手術器械）
海洋與防腐工程：潛水器材、海底管線、船舶推進系統
電子與光電產業：特殊高溫導線、真空設備、電子元件封裝

601

ALLOY 601 是一種高溫合金，主要由鎳和鉻組成，具有出色的高溫強度和抗氧化特性，並且在高溫環境下表現出色的耐

600

[應用] ALLOY 600是一種多功能高溫合金，可用於多種應用，包括高溫和腐蝕條件。另一方面，它也用於低溫。使

718

燃氣渦輪部件、低溫儲罐、噴氣發動機、火箭發動機、推力反向器、核燃料元件墊片、熱擠壓模具、高強度錨桿支護、井下軸系。

C-276

[特性] 1. 對多種腐蝕性、水基介質具有卓越的耐腐蝕性，尤其是氧化性和還原性酸。 2. 對於因氯化物引起的點蝕、縫

625

[特性] 極佳抗腐蝕性的鎳鉻鉬合金，具有以下良好的抗腐蝕特性： ①極佳的抵抗孔蝕和間隙腐蝕 ②抗氯化物所引起的應力

鋼材資料

標準代號	規格號碼	材料號碼	記號
		N10675	HASTELLOY B-3
SAE	SAE J 470 (1976)	N06455	HASTELLOY C-4
EN	1274 (2004)	N06022	HASTELLOY C-22
SAE	J 470 (1976)	N10276	HASTELLOY C-276
		N06200	HASTELLOY C-2000
		N06030	HASTELLOY G-30
		N06035	HASTELLOY G-35
SAE	AMS 5390G (2014)	N06002	HASTELLOY X
		N07214	HAYNES 214
		N06230	HAYNES 230
		N/A	HAYNES 242
		N07263	HAYNES 263
SAE	AMS 5915A (2019)	N/A	HAYNES 282
SAE	AMS 5665P (2019)	N06600	INCONEL 600
SAE	J 470 (1976)	N06601	INCONEL 601
		N06625	INCONEL 625
		N07718	INCONEL 718
SAE	AMS 5667P (2020)	N07750	INCONEL X-750
SAE	J 470 (1976)	N08800	INCOLOY 800
SAE	J 470 (1976)	N08825	INCOLOY 825
SAE	AMS 4675E (2017)	N04400	MONEL 400
SAE	AMS 4676F (2017)	N05500	MONEL K500
SAE	J 470 (1976)	N02200	NICKEL 200
		N02201	NICKEL 201
SAE	AMS 5223G (2019)	N09902	NI SPAN C 902

碳(C)%	矽(Si)%	錳(Mn)%	磷(P)%	硫(S)%	鎳(Ni)%	鉻(Cr)%	鉬(Mo)%	鉛(Pb)%	銅(Cu)%	鎢(W)%	鈷(Co)%	釩(V)%	鋁(Al)%	鋅(Zn)%	錫(Sn)%	鐵(Fe)%	鈦(Ti)%	鈮(Nb)%	硼(B)%	硒(Se)%	鋯(Zr)%	各項	Ni+Co+Fe	伸長率(%)	硬度HB	退火HB	淬火HRC
	≦ 0.1	≦ 3			≧ 65		≦ 28.5			≦ 3	≦ 3		≦ 0.5			≦ 1.5	≦ 0.2
≦ 0.015	≦ 0.08	≦ 1			≦ 64	≦ 16	≦ 16									≦ 3	≦ 0.7
≦ 0.02	≦ 0.6	≦ 0.45			≦ 0	20.9~21.9	13~14			2.6~3.4						2.5~5.5
≦ 0.02	≦ 0.05	≦ 1			≦ 57	≦ 16	≦ 16			≦ 4						≦ 6								462~828	759~1,000	24~60	90~105
≦ 0.01	≦ 0.08	≦ 0.5	≦ 0.025	≦ 0.01	≦ 0	22~24	15~17		1.3~1.9		≦ 2	≦ 0.5	≦ 0.5			≦ 3
≦ 0.03	≦ 0.8	≦ 1.5			≦ 43	≦ 30	≦ 5.5		≦ 2	≦ 2.5	≦ 5					≦ 15		≦ 0.8
≦ 0.05	≦ 0.6	≦ 0.5	≦ 0.03	≦ 0.015	≦ 0	32.25~34.25	7.6~9		≦ 0.3	≦ 0.6	≦ 1	≦ 0.2	≦ 0.4			≦ 2
≦ 0.1	≦ 1	≦ 1	≦ 0.04	≦ 0.03	≦ 0	20.5~23	8~10			0.2~1	0.5~2.5					17~20			≦ 0.01	≦ 0.005
≦ 0.05	≦ 0.2	≦ 0.5			≦ 75	≦ 16							≦ 4.5			≦ 3			≦ 0.01		≦ 0.1
0.05~0.15	0.25~0.75	0.3~1	≦ 0.03	≦ 0.015	≦ 0	20~24	1~3			13~15			0.2~0.5			≦ 3
≦ 0.03	≦ 0.8	≦ 0.8			≦ 65	7~9	24~26		≦ 0.5		≦ 2.5		≦ 0.5			≦ 2			≦ 0.006
≦ 0.06	≦ 0.4	≦ 0.6			≦ 52	≦ 20	≦ 6		≦ 0.2		≦ 20		≦ 0.6			≦ 0.7	≦ 2.4
0.04~0.08	≦ 0.15	≦ 0.3	≦ 0.015	≦ 0.015	≦ 0	18.5~20.5	8~9		≦ 0.1	≦ 0.5	9~11		1.38~1.65			≦ 1.5	1.9~2.3	≦ 0.2	0.003~0.01		≦ 0.02	≦ 0.1
≦ 0.15	≦ 0.5	≦ 1		≦ 0.015	≧ 72	14~17			≦ 0.5		≦ 1		≦ 0.35			6~10	≦ 0.5	≦ 1
≦ 0.1	≦ 0.5	≦ 1			≦ 60.5	≦ 23			≦ 1				≦ 1.3			≦ 13
≦ 0.1	≦ 0.5	≦ 0.5	≦ 0.015	≦ 0.015	≦ 0	20~23	8~10						≦ 0.4			≦ 5	≦ 0.4	3.15~4.15
≦ 0.08	≦ 0.35	≦ 0.35	≦ 0.15	≦ 0.015	50~17	≧ 21	2.8~3.3		≦ 0.3		≦ 1		0.2~0.8			≦ 0	0.65~1.15	4.75~5.5	≦ 0.006			≦ 0.05
≦ 0.08	≦ 0.5	≦ 1		≦ 0.01	≧ 70	14~17			≦ 0.5		≦ 1		0.4~1			5~9	2.25~2.75	0.7~1.2				≦ 0.05					≦ 302
≦ 0.1	≦ 1	≦ 1.5			≦ 32.5	≦ 21			≦ 0.75				≦ 0.4				≦ 0.45							241~862	517~1,035	10~60	120~130
≦ 0.05		≦ 1			≦ 42	≦ 21.5	≦ 3		≦ 2.25				≦ 0.2				≦ 0.69							241~448	586~724	30~50	120~180
≦ 0.3	≦ 0.5	≦ 2			≦ 0				28~34							≦ 2.5								≧ 345	≧ 579	≧ 10	≧ 80
≦ 0.25	≦ 1	≦ 1.5	≦ 0.02	≦ 0.01	≦ 0			≦ 0.006	27~33				2~4	≦ 0.02	≦ 0.006	≦ 2	0.25~1							≧ 689	≧ 965	≧ 20	≧ 262
≦ 0.05	≦ 0.18	≦ 0.18		≦ 0.005	≦ 99.4				≦ 0.1							≦ 0.15								103~1,070	415~1,140	2~50	90~230
≦ 0.02	≦ 0.35	≦ 0.35		≦ 0.01					≦ 0.25							≦ 0.4							≧ 99	≦ 1,125	≦ 1,365	≦ 21
≦ 0.06	≦ 1	≦ 0.8	≦ 0.04	≦ 0.04	41~43.5	4.9~5.75					≦ 1		0.3~0.8			≦ 0	2.2~2.75							≧ 827	≧ 1,138	≧ 10