UNS N09925合金合金
1 概述

合金925是一種奧氏體鎳鐵鉻合金，通過(guò)添加鈦和鋁使沉淀硬化。沉淀硬化(時(shí)效硬化)熱處理導(dǎo)致伽瑪素相、Ni3(Al,Ti)析出。該相位大大提高了合金的硬度和強(qiáng)度。

合金925 是一種添加鉬、銅、鈦和鋁的時(shí)效硬化鎳鐵鉻合金。這種合金的化學(xué)成分是為了提供高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐腐蝕性的組合。鎳含量足以防止氯離子應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。鎳與鉬和銅一起，對(duì)化學(xué)還原也有顯著的抗性。鉬有助于抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。合金的鉻含量能抵抗氧化環(huán)境。在熱處理過(guò)程中，鈦和鋁的添加會(huì)引起強(qiáng)化反應(yīng)。

2 應(yīng)用

合金925用于各種需要高強(qiáng)度和耐腐蝕性組合的應(yīng)用場(chǎng)合。由于合金在含硫化氫的原油和天然氣中具有抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的性能， 故用于井下和地面氣井部件，包括管狀產(chǎn)品、閥門、懸架、坐放接頭、工具接頭和封隔器。這種合金也適用于緊固件、船用軸、泵軸和高強(qiáng)度管道系統(tǒng)。

3 化學(xué)成份

表1（wt%) 

(1) 密度：8.08 g/cm3

(2) 熔點(diǎn)：1311-1366℃

5 力學(xué)性能

固溶退火、固溶退火+時(shí)效產(chǎn)品在室溫下的力學(xué)性能如表2所示。

表3顯示了用于規(guī)范目的的機(jī)械性能限制。

表2 925合金的拉伸性能

*所有值均滿足NACE Standard MR0175的要求

表3 合金925的力學(xué)性能，退火+時(shí)效

1 根據(jù)ASTM E23，在-75℉(-60℃)進(jìn)行夏比V型槽沖擊試驗(yàn)。保證在室溫下達(dá)到所顯示的強(qiáng)度。

2 根據(jù)ASTM E18進(jìn)行硬度測(cè)試。

6 耐蝕性能

合金925具有較高的耐腐蝕性。在還原和氧化環(huán)境中，合金都能抵抗一般腐蝕、點(diǎn)蝕、裂縫腐蝕、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。合金925特別有用的一些環(huán)境是含硫(含H2S)原油和天然氣、硫酸、磷酸和海水。

7 加工指南

熱、冷成形

合金的熱成形范圍是1600-2150℉(870-1175℃)。在高達(dá)1600-2150℉(870-1175℃)的溫度下，合金925具有與Incoloy 825相似的熱工作特性。為了在直接時(shí)效后獲得最大的耐腐蝕性和最高的強(qiáng)度，最后的熱加工應(yīng)該在1600-1800℉(870-980℃)范圍內(nèi)進(jìn)行。

合金925的冷成形性能與Incoloy 825相似，但合金925具有較高的加工硬化速率。

機(jī)加工

925合金是一種時(shí)效硬化合金，在溶液退火或時(shí)效條件下具有良好的加工性能。要求用帶有正向前角的剛性工具和技術(shù)，可以減少材料的工作硬化。硬質(zhì)合金刀具的切削速度最高，適用于涉及不間斷切削的大多數(shù)車削操作。高速鋼工具可用于斷續(xù)切割、精加工至接近公差、精加工至最光滑的表面，以及以最少的加工硬化量進(jìn)行切割。在時(shí)效硬化前進(jìn)行粗加工，熱處理后進(jìn)行精加工，效果最佳。

刀片控制

在加工合金925時(shí)，重要的是獲得良好的全回轉(zhuǎn)刀片。高速鋼制工具需要刀片卷曲器或唇形工具。對(duì)于溶液退火條件下的材料，唇形工具的唇應(yīng)該更寬更深一些。 在0.010英寸/分鐘(0.25毫米/分鐘)工作的刀片機(jī)的典型尺寸是0.020英寸(0.5毫米)深和0.080英寸(2毫米)寬。

鉆孔

穩(wěn)定的進(jìn)給速度可以減少鉆井過(guò)程中的過(guò)度工作硬化。建議使用重型和帶有網(wǎng)格高速鉆。

對(duì)于麻花鉆，在退火條件下，推薦的表面速度為20-30英尺/分鐘(6-9米/分鐘)，在時(shí)效條件下為8-10英尺/分鐘(2.4-3.0米/分鐘)。進(jìn)給速度根據(jù)鉆頭大小從0.005英寸/轉(zhuǎn)(0.13毫米/轉(zhuǎn))到0.015英寸/轉(zhuǎn)(0.4毫米/轉(zhuǎn))不等。

對(duì)于槍鉆[尺寸從1/16英寸(1.6 mm)到2英寸(50 mm)]，在退火和時(shí)效條件下，建議采用0.001 -0.003英寸/轉(zhuǎn)(0.0025-0.08 mm/轉(zhuǎn))的進(jìn)給速度。溶液退火材料的表面速度應(yīng)保持在220英尺/分鐘(67米/分鐘)，時(shí)效條件下的材料應(yīng)保持在60英尺/分鐘(18米/分鐘)。

穿孔和車削

對(duì)鎳鉻合金925時(shí)效棒進(jìn)行了一系列的加工試驗(yàn)。測(cè)試包括在布拉德數(shù)控車床上進(jìn)行外圓車削和在勃林格式鉆孔機(jī)上使用美國(guó)海勒鉆孔頭和刀片進(jìn)行鉆孔工作。本試驗(yàn)旨在建立有效的金屬去除率，并分析材料在加工過(guò)程中因應(yīng)力引起的材料運(yùn)動(dòng)。此外，該測(cè)試確定運(yùn)動(dòng)是否由加工工藝引起的應(yīng)力引起。

螺紋     

車床螺紋

合金925在溶液退火或時(shí)效條件下，標(biāo)準(zhǔn)的單點(diǎn)車床螺紋操作對(duì)合金925是足夠的。溶液退火材料的螺紋加工速度為12-18英尺/分鐘(3.7-5.5米/分鐘)，時(shí)效材料的螺紋加工速度為3.0-3.5英尺/分鐘(0.91-1.1米/分鐘)。切割的深度會(huì)有所不同，隨著加工的進(jìn)展會(huì)越來(lái)越小。

模頭螺紋

螺紋模應(yīng)采用鉬高速鋼(M-2級(jí)或M-10級(jí))制作。

在不涉及肩部的情況下，建議采用15-20°的螺紋梳刀前端角度。

當(dāng)必須進(jìn)行近肩螺紋時(shí)，建議采用15°刀面角。車床螺紋的速度也適用于模螺紋。

螺紋磨削

合金925的外螺紋可以用氧化鋁(150-32砂礫)陶瓷結(jié)合砂輪進(jìn)成成形磨削加工而成。推薦用于螺紋磨削的冷卻劑是一種高級(jí)磨削油，粘度在70℉(21℃)時(shí)約為300秒。在磨削過(guò)程中必須特別注意防止過(guò)熱。

螺紋滾壓成形合金925經(jīng)直接時(shí)效處理后，螺紋滾壓成形可獲得最大的拉伸性能。

然而，通常情況下，推薦合金925是在拉制或溶液退火后進(jìn)行螺紋滾壓，然后時(shí)效硬化。材料在軟態(tài)條件下更容易螺紋加工，然后時(shí)效處理。

鉸孔加工

鉸刀的工作速度應(yīng)該是鉆孔速度的2/3。鉸刀進(jìn)給進(jìn)入工件應(yīng)該是0.0015-0.004英寸(0.4-0.1mm)每槽每轉(zhuǎn)。

進(jìn)給率過(guò)低會(huì)導(dǎo)致上光和過(guò)度磨損。傳統(tǒng)的組合鉆孔器用槽形鉸刀、平面實(shí)心鉸刀和替換式刀具都是用高速鋼制成的。

建議使用帶有硬質(zhì)合金尖端的鋼刀柄的復(fù)合工具，用于時(shí)效硬化合金925。

翹曲變形

加工過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力可能導(dǎo)致變形或翹曲。這可以通過(guò)降低加工速度和/或切割深度來(lái)減少。

熱處理

時(shí)效硬化前的溶液退火應(yīng)在1800-1900℉(980-1040℃)進(jìn)行，最少30分鐘，最多4小時(shí)。對(duì)于1英寸(25mm)或以下的尺寸，以相當(dāng)于空氣冷卻的速度或更快的冷卻方式冷卻。。所有超過(guò)1英寸(25mm)的尺寸用水淬。

通常使用以下的時(shí)效硬化處理

1350-1380℉(732-749℃)/6-9小時(shí), 爐冷至1150℉(621℃), 在1150℉(621℃) ± 15℉ (8℃)保溫，直至整個(gè)時(shí)效處理時(shí)間達(dá)到18小時(shí).以相當(dāng)于空氣冷卻的速度或更快的冷卻方式冷卻。

8 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

NACE MR0175

ASME Boiler and Pressure Vessel Code Case 2218 Section VIII Division 1