UNS N09925合金合金
1 概述

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

合金925 是一種添加鉬、銅、鈦和鋁的時效硬化鎳鐵鉻合金。這種合金的化學成分是為了提供高強度和優異的耐腐蝕性的組合。鎳含量足以防止氯離子應力腐蝕開裂。鎳與鉬和銅一起，對化學還原也有顯著的抗性。鉬有助于抗點蝕和縫隙腐蝕。合金的鉻含量能抵抗氧化環境。在熱處理過程中，鈦和鋁的添加會引起強化反應。

2 應用

合金925用于各種需要高強度和耐腐蝕性組合的應用場合。由于合金在含硫化氫的原油和天然氣中具有抗硫化物應力開裂和應力腐蝕開裂的性能， 故用于井下和地面氣井部件，包括管狀產品、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、泵軸和高強度管道系統。

3 化學成份

表1（wt%) 

Fe	Ni	Nb	Cr	Cu	Ti	Mo
≥22.0	42.0-46.0	≤0.50	19.5-22.5	1.50-3.0	1.90-2.40	2.50-3.50
C	Al	Mn	Si	P	S
≤0.03	0.10-0.50	≤1.00	≤0.50	≤0.030	≤0.030

(1) 密度：8.08 g/cm3

(2) 熔點：1311-1366℃

5 力學性能

固溶退火、固溶退火+時效產品在室溫下的力學性能如表2所示。

表3顯示了用于規范目的的機械性能限制。

表2 925合金的拉伸性能

產品形式 / 條件	抗拉強度		屈服強度 (0.2% Offset)		延伸率	硬度*
	ksi	MPa	ksi	MPa	%	Rockwell
圓棒 / 固溶	99.3	685	39.3	271	56	76
圓棒 / 固溶+時效	167.3	1154	120.6	832	27	32
冷拉管 / 固溶+時效	172.5	1189	120.4	830	27	35

*所有值均滿足NACE Standard MR0175的要求

表3 合金925的力學性能，退火+時效

條件	直徑		抗拉強度min.		屈服強度(0.2% offset) min.		延伸率in 2in (50.8 mm) or 4D min.	斷面收縮率min.	沖擊功最小平均		硬度2  rockwell C
	in	mm	ksi	MPa	ksi	MPa	%	%	Ft-lbf	kgf m	min.	max.
冷加工	5/8 to 3.0	15.9 to 76.2	140	965	105	724	18	25	35	4.85	26	38
熱加工	1 to 10	25.4 to 254	140	965	110	758	18	25	35	4.85	26	38

1 根據ASTM E23，在-75℉(-60℃)進行夏比V型槽沖擊試驗。保證在室溫下達到所顯示的強度。

2 根據ASTM E18進行硬度測試。

6 耐蝕性能

合金925具有較高的耐腐蝕性。在還原和氧化環境中，合金都能抵抗一般腐蝕、點蝕、裂縫腐蝕、晶間腐蝕和應力腐蝕開裂。合金925特別有用的一些環境是含硫(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。為了在直接時效后獲得最大的耐腐蝕性和最高的強度，最后的熱加工應該在1600-1800℉(870-980℃)范圍內進行。

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。

機加工

925合金是一種時效硬化合金，在溶液退火或時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，可以減少材料的工作硬化。硬質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車削操作。高速鋼工具可用于斷續切割、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行切割。在時效硬化前進行粗加工，熱處理后進行精加工，效果最佳。

刀片控制

在加工合金925時，重要的是獲得良好的全回轉刀片。高速鋼制工具需要刀片卷曲器或唇形工具。對于溶液退火條件下的材料，唇形工具的唇應該更寬更深一些。 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

穩定的進給速度可以減少鉆井過程中的過度工作硬化。建議使用重型和帶有網格高速鉆。

對于麻花鉆，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)，在時效條件下為8-10英尺/分鐘(2.4-3.0米/分鐘)。進給速度根據鉆頭大小從0.005英寸/轉(0.13毫米/轉)到0.015英寸/轉(0.4毫米/轉)不等。

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

穿孔和車削

對鎳鉻合金925時效棒進行了一系列的加工試驗。測試包括在布拉德數控車床上進行外圓車削和在勃林格式鉆孔機上使用美國海勒鉆孔頭和刀片進行鉆孔工作。本試驗旨在建立有效的金屬去除率，并分析材料在加工過程中因應力引起的材料運動。此外，該測試確定運動是否由加工工藝引起的應力引起。

螺紋     

車床螺紋

合金925在溶液退火或時效條件下，標準的單點車床螺紋操作對合金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)。切割的深度會有所不同，隨著加工的進展會越來越小。

模頭螺紋

螺紋模應采用鉬高速鋼(M-2級或M-10級)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。

當必須進行近肩螺紋時，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)陶瓷結合砂輪進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磨削油，粘度在70℉(21℃)時約為300秒。在磨削過程中必須特別注意防止過熱。

螺紋滾壓成形合金925經直接時效處理后，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行螺紋滾壓，然后時效硬化。材料在軟態條件下更容易螺紋加工，然后時效處理。

鉸孔加工

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

進給率過低會導致上光和過度磨損。傳統的組合鉆孔器用槽形鉸刀、平面實心鉸刀和替換式刀具都是用高速鋼制成的。

建議使用帶有硬質合金尖端的鋼刀柄的復合工具，用于時效硬化合金925。

翹曲變形

加工過程中產生的應力可能導致變形或翹曲。這可以通過降低加工速度和/或切割深度來減少。

熱處理

時效硬化前的溶液退火應在1800-1900℉(980-1040℃)進行，最少30分鐘，最多4小時。對于1英寸(25mm)或以下的尺寸，以相當于空氣冷卻的速度或更快的冷卻方式冷卻。。所有超過1英寸(25mm)的尺寸用水淬。

通常使用以下的時效硬化處理

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

8 標準規范

NACE MR0175

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