Incoloy 901 的长时保温把冲击功从 58 J 拉到 5 J

Incoloy 901 是镍铁基沉淀强化合金，镍 40%~45%、铬 11%~14%、钼 5%~7%、钛 2.35%~3.10%，时效态抗拉 1034 MPa、屈服 689 MPa、延伸 12%。它的冲击功随长时保温温度下降而急剧衰减：550℃ 保温 1000 h 后室温冲击只剩 5 J，而同样时间在 750℃ 保温还有 41 J。选它做盘件，必须把这一条写进寿命评估。

钛 2.35%~3.10% 与低的铝

钛 2.35%~3.10% 是 γ′ 相的主要形成元素，铝只给到 0.35% 以下，γ′ 以 Ni₃Ti 为主。这种配比让时效后的强度高、成本低，但 γ′ 与 η 相的转变温度低，长期在中温区服役时 η 相沿晶界析出，冲击韧性下降。钼 5%~7% 固溶强化，硼 0.01%~0.02% 强化晶界，碳 0.10% 以下控制碳化物形态。

冲击功随温度与时间的四组数

室温冲击试样先经不同温度保温：750℃ 保温 1000 h 后 41 J、3000 h 后 42 J;700℃ 保温 1000 h 后 38 J;650℃ 保温 1000 h 后 14 J、3000 h 后 12 J;600℃ 保温 1000 h 后 12 J;550℃ 保温 1000 h 后 5 J。温度越低、时间越长，衰减越严重，这是 η 相在 550~650℃ 区间析出最快造成的。

最高使用温度 600℃ 的来源

手册给出最高使用温度约 600℃，正是上面的冲击数据决定的：600℃ 以上虽然强度保持得好，但 η 相析出量与晶界覆盖率高，韧性掉到 15 J 以下。盘件在 550~600℃ 长期运行的设计，要把检修周期内的冲击功衰减算进去，按 5 J 的下限评估裂纹容限，而不是按新料的 58 J。

1090℃ 水淬加两级时效

锻造棒推荐三阶段热处理：1090℃ 保温 3 h 水淬，再 775℃ 保温 4 h 空冷，最后 705~720℃ 保温 24 h 空冷。水淬是为了抑制晶界连续析出，两级时效让 γ′ 先粗后细、把强度与塑性分配开。固溶后冷速不足会析出胞状 η 相，时效后冲击功直接掉到个位数。

线膨胀 13.5 到 15.0 的盘轴配合

平均线膨胀 20~100℃ 为 13.5×10⁻⁶/℃、600℃ 为 15.0×10⁻⁶/℃，与转子轴的配合间隙要按工作温度算。盘与轴的膨胀差在 600℃ 时可到每米 1.5 mm，过盈量留小了会在高温松动、留大了装配时压不进去。配合面按 600℃ 的热态间隙设计，冷态过盈量取中间值。

密度 8.14 与转速限制

密度 8.14 g/cm³，熔点 1280~1345℃，比热容 431 J/（kg·℃），电阻率约 1.12 µΩ·m。盘件的离心应力与密度成正比，8.14 比 718 的 8.19 略低，但强度也低一档，许用转速要按各自的许用应力算，不能直接套 718 的转速余量。

焊接件的热处理

901 的焊接性一般，钨极氩弧焊后要做整体固溶加两级时效，焊缝的 γ′ 才能与母材一致。焊前预热 200~300℃、焊后缓冷，减少应变时效裂纹；焊后不做固溶的件，焊缝在 550~650℃ 服役时会先析出 η 相，冲击功比母材更低。承力焊缝建议改设计避开。

盘件的取样与判废

盘件的拉伸与冲击试样取切向，取样位置在 1/2 半径处；冲击试样按 V 型缺口、室温测定，同时留一组做 550℃ 保温 1000 h 后的对比。判废看两项：新料冲击功低于 20 J 的批次直接退，服役后冲击功低于 8 J 的盘件安排更换。硬度只作辅助，不作判废依据。取样时同炉同件取三支，两支做原始态、一支留作长时保温后的对比，数据才有可比性。

Incoloy 901 的牌号标识是 UNS N09901、W.Nr. 2.4662，国内对应 GH2901，棒材与锻坯按 AMS 5660 与 AMS 5661 订货，ISO 9723 覆盖棒材。上海熔恒特种合金有限公司可提供棒材、锻件与盘坯，按图纸定尺切段，炉批与热处理曲线随货；需要按 1090℃ 水淬加两级时效做专项处理的，熔恒可协调外协并附冲击试样复检报告。