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Inconel 625（UNS N06625，W.Nr. 2.4856，国标 GH3625 / NS3306）是镍基合金里少见的"两条腿走路"的牌号：它靠钼和铌对镍铬基体做固溶强化，不需要沉淀硬化处理，却同时具备从深冷到 1800℉（982℃）的高温强度，以及横跨氧化性与还原性两大介质谱的耐蚀能力。航空发动机的排气系统、海水系泊缆、海底电缆护套、化工厂的波纹管与换热器管、水冷反应堆的堆芯部件——这些差异极大的场合共用同一个牌号，原因就在这里。

不过 625 有一个特点，本手册数据讲得比大多数二手资料清楚，却恰恰是工程上最容易踩空的地方：它在 550–700℃ 区间长期服役会发生时效硬化，塑性和韧性明显下降。同一批材料，未暴露时室温屈服强度约 479 MPa，在 1200℉（649℃）暴露 2000 小时后升到 872 MPa，而室温伸长率从 54% 掉到 30%。

本文以合金技术公报的原始试验数据为基础，梳理 625 的成分设计逻辑、可查询的性能数据、ASME 规范边界与执行标准体系，重点回答三个选型上最容易出错的问题：625 该用退火态还是固溶态？中温时效对设计许用应力意味着什么？什么场合 625 反而不如 C-276 或 718？

一、牌号速览与全球命名对照

625 由钼、铌复合强化镍铬基体而成，属于面心立方固溶体强化型合金，可供应全部标准轧制形态，并列入 NACE MR-01-75（现 MR0175）油气服役材料清单。

表 1　625 全球牌号命名对照

这里有一个采购文件上容易出岔子的细节：625 在中国同时挂在两套标准体系下——高温合金标准 GB/T 14992 下的 GH3625，与耐蚀合金标准 GB/T 15007 下的 NS3306。同一个牌号，按高温合金标准供货与按耐蚀合金标准供货，验收项目、取样位置与批次文件并不完全相同。EPC 项目的技术规格书里如果只写"GH3625"，供应商可能按高温合金棒材标准交付，而设计工况其实是耐蚀板材或管材。签合同前把"牌号 + 产品形态 + 适用标准"三项一起写清楚，比事后补检测报告省事得多。

二、化学成分：铌稳定化是 625 的技术分水岭

表 2　极限化学成分（%）

各元素分工明确：

• 镍（≥58%，余量）——基体。高镍含量使合金对氯离子应力腐蚀开裂（SCC）几乎免疫，同时保证奥氏体组织在高温下的稳定性与韧性。
• 铬（20.0–23.0%）——抗氧化与抗高温腐蚀主力。表面形成致密 Cr₂O₃ 钝化膜，抵抗氧化性酸、硝酸与高温氧化。
• 钼（8.0–10.0%）——抗还原性介质主力，同时大幅提升抗点蚀与缝隙腐蚀能力，是点蚀当量的主要贡献者。
• 铌（+钽，3.15–4.15%）——625 的技术分水岭。三重作用：固溶强化基体；与碳结合形成稳定的 NbC，锁住碳、抑制 Cr₂₃C₆ 沿晶析出，从根本上降低焊接敏化与晶间腐蚀敏感性；在 650℃ 附近缓慢析出 γ″（Ni₃Nb）相，带来中温强化——这一点是双刃剑，详见第五章。
• 碳 ≤0.10%——常规级上限；优质级可按 ≤0.030% 甚至 ≤0.010% 控制，用于对焊接敏化极敏感的场合。
• 铝、钛各 ≤0.40%——辅助强化与脱氧残留；两项同时偏低有助于焊接性。

比较一下 600：600 是纯 Ni-Cr 体系，不含钼与铌，高温抗氧化性尚可、成本更低，但在含氯离子介质中的抗点蚀与缝隙腐蚀能力明显不足。铌与钼的加入，是 625 从"耐热"跨到"耐蚀"的关键一步，也是两者价格差的主要来源。

三、物理常数与热性能

表 3　物理常数

表 4　热性能与电性能（关键温度点）

弹性模量随温度单调下降：70℉（21℃）拉伸模量 207.5 GPa（退火态）/ 204.8 GPa（固溶态），1600℉（871℃）降至 147.5 / 148.2 GPa；切变模量由 81.4 GPa 降至约 55 GPa；泊松比在 0.278–0.34 之间。设计上需要留意的两点：

其一，热导率偏低（70℉ 约 9.8 W/m·℃，约为碳钢的 1/5）。焊接时热量集中、切削热不易导出，工艺上要相应降低线能量与切削速度。

其二，线膨胀系数约 12.8–15.8×10⁻⁶/℃，介于奥氏体不锈钢与碳钢之间。 625 与碳钢或低合金钢组成异种接头（如堆焊、复合板、过渡接头）时，热膨胀失配带来的界面应力需要在结构设计阶段评估，不能只按焊缝强度数据判断。

四、力学性能：从 -196℃ 到 982℃ 的完整温度谱

表 5　室温名义力学性能

状态与使用温度是一一对应的，这是 625 选材上最实用的一条经验规则：

• 服役温度 ≤1200℉（649℃）：可根据要求选用热精加工态、冷加工成品或退火态材料。
• 服役温度 >1200℉（982℃）：退火态或固溶态均可给出最佳使用效果；要求最佳抗蠕变或抗持久断裂性能的部件，推荐选用固溶态。
• 晶粒度是另一个可调变量：退火态材料可获得细晶（可维持到 1500℉），细晶有利于疲劳强度、硬度与屈服强度；而蠕变与持久性能则偏好较粗的晶粒。同一个牌号，通过状态与晶粒度选择就能适配两类完全不同的失效模式。

低温端：625 在液氮温度下仍无脆性。1/2 in. 厚热轧钢板在 -320℉（-196℃）的夏比锁孔型冲击功纵向 35–35.5 ft-lb（47–48 J）、横向 31–36 ft-lb（42–49 J），相比室温的 46–51.5 ft-lb（62–70 J）降幅有限——这是它被用于 LNG 与超低温管路的基础。

表 6　热轧钢板（1/2 in.）低温冲击强度（夏比锁孔型缺口，每组 3 件）

五、中温时效硬化：625 最容易踩的一个坑

把退火态棒材试样分别在 1200℉、1400℉、1600℉ 暴露 2000 小时，再测室温和暴露温度下的性能，结果如下。

表 7　中间温度暴露（2000 h）对热轧退火棒材性能的影响

数据读出来有三层含义：

第一层，硬化是真的。 1200℉（649℃）暴露 2000 小时后，室温屈服强度从 479 MPa 升到 872 MPa，涨幅 82%；室温抗拉强度从 965 MPa 升到 1214 MPa。强度上去了，室温伸长率却从 54% 掉到 30%。

第二层，硬化有温度窗口。 1400℉（760℃）暴露后室温屈服回落到 738 MPa、伸长率 26%（塑性比 649℃ 还差）；到 1600℉（871℃）暴露后屈服降到 529 MPa，接近供货态水平。峰值硬化出现在 1200℉ 附近，而不是温度越高越严重。 温度再高，析出相开始转变与粗化，强化效果反而消退。

第三层，暴露温度下的性能才是设计依据。 1600℉ 暴露后的试样，在 1600℉ 下的抗拉强度只有 284 MPa——比室温值低了 71%。这一行数据说明，不能拿供货态的室温性能去推算高温许用应力。

机理：1200℉ 温区暴露时，镍-铌-铬相（γ″ 相）缓慢析出带来硬化；长时间受热后该相转变为正交晶系的 Ni₃Nb。对 1000–1800℉ 温度区间长时间暴露稳定性的广泛研究表明，完全不存在 σ 等脆性金属间化合物相——这是 625 组织稳定性优于部分高合金牌号的一点。

尺寸稳定性：1200–1400℉ 暴露 2000 小时的试样，尺寸收缩约 0.048%。对一般结构可忽略，但对长跨距管束、精密配合件与按间隙设计的构件，这个量级需要在公差分配时留出余量。

由此得到三条工程结论：

1. 设计温度落在 550–700℃ 区间的承压件，许用应力必须按长期时效后的性能取值，不能直接用供货态数据。ASME 规范在各温度段的许用应力表已经包含了这一修正，但业主方自行做的有限元分析往往忽略。
2. 冷成形、胀接、弯管、卷板等工序应在退火态完成。如果一台 650℃ 服役多年的设备需要现场冷矫形或更换管束，要预期材料塑性已明显下降，不能按新料的成形经验操作。
3. 在 650–700℃ 以上长期承力、且对蠕变强度要求高的场合，应评估 718 等沉淀强化型合金——但要同时权衡其焊接性与焊后热处理要求（见第十一章）。

六、疲劳与蠕变持久

疲劳：冷轧退火薄板在对称完全反复弯曲条件下的室温疲劳极限（10⁸ 次循环）为——光滑试样 90,000 psi（621 MPa），缺口试样（Kt = 3.3）35,000 psi（241 MPa）。全焊缝金属的室温旋转梁疲劳强度（10⁶ 次循环）为：填充金属 625 焊成的焊缝 68,000 psi（469 MPa），焊条 112 焊成的焊缝 58,000 psi（400 MPa）。

缺口敏感性是这里值得注意的数字：Kt=3.3 的缺口使疲劳极限降到光滑试样的 39%。625 的疲劳强度优势建立在表面质量之上——焊接飞溅、机加工刀痕、坡口未熔合都会显著削弱它，这也是很多振动失效案例的真实起点。

蠕变与持久：固溶态材料的典型蠕变强度与持久寿命曲线覆盖 1200–2000℉（649–1093℃）；退火态材料对应 1100–1500℉（593–816℃）。经适当考虑后，退火态材料对许多应用也能给出足够的蠕变与持久性能，只是数值不如固溶态。这就是第四章那条规则的由来：高温长期承力选固溶态。

七、耐腐蚀性能与点蚀当量

625 的高合金含量使它能够承受多种严酷腐蚀环境。在大气、淡水与海水、中性盐及碱性介质等温和环境中几乎不发生侵蚀。在严酷环境中：

• 镍与铬的组合提供抗氧化的介质能力（硝酸、氧化性盐类、高温氧化）；
• 高镍与高钼含量提供抗还原性介质能力（盐酸、硫酸）；
• 高钼含量使合金非常耐点蚀与缝隙腐蚀；
• 铌起稳定合金、防止焊接敏化及后续晶间开裂的作用；
• 高镍含量使合金无氯离子应力腐蚀开裂之虞。

这些特性的组合，使 625 能覆盖极宽的腐蚀工况。一个直观的例子：它被推荐用于处理化学废料的储罐，包括氢氟酸和硝酸——这两类化学品恰好代表两种对立的腐蚀问题类型，而通常能耐受其中一种酸的材料，会被另一种严重侵蚀。同一台储罐要兼顾两者，可选的牌号本就很少。

点蚀当量（PRE = Cr + 3.3(Mo + 0.5W)）是判断合金抗氯离子局部腐蚀能力的常用指标。按 625 成分中限计算，其 PRE 约为 51。

表 8　常见材料点蚀当量值与临界缝隙腐蚀温度对比

为什么 CCT 比 CPT 更值得关注：缝隙腐蚀往往先于点蚀发生。换热器管板、法兰垫片、焊缝搭接、结垢沉积下方——这些真实结构的失效点几乎都是缝隙形态。625 的 CCT 为 35℃，显著优于 825 的 5℃，但仍有明确上限：海水系统中若存在缝隙且金属壁温长期高于 35℃，625 并非万全之选，此时应评估 C-276 或调整结构消除缝隙。

高温氧化：625 具有良好的高温抗氧化与抗起皮性能，1800℉（982℃）正是实际服役中抗氧化性能成为关键因素的温度。在 15 分钟加热 + 5 分钟冷却的循环氧化试验中，625 的周期性称重损失表现优于多数同类牌号，说明它在剧烈循环条件下仍能保持保护性氧化皮。

八、ASME 规范与执行标准体系

625 是 ASME 锅炉与压力容器规范认可的建造材料，各卷册的适用边界如下：

• 1 级材料用于第 VIII 卷第 1 册建造的许用设计应力，最高至 1200℉；
• 用于第 III 卷 2 级与 3 级建造，最高至 800℉；
• 2 级材料用于第 VIII 卷建造，最高至 1600℉（见 ASME 第 II 卷 D 册表 1B）；
• 第 III 卷 1 级材料的设计应力强度值见第 II 卷 D 册表 2B；用于第 III 卷建造的许用应力与细则最高至 1100℉（见 ASME 规范案例 1935）。

"1 级材料"与"2 级材料"的区别值得单独说明：这不是简单的质量等级，而是对应不同的强度取值体系——2 级材料在 1200℉ 以上具有更高的许用设计应力，代价是建造与检验要求更严。设计温度超过 1200℉ 的压力容器，选材文件里必须明确是 1 级还是 2 级，否则可能出现按 1 级报价、按 2 级设计的不匹配局面。

表 9　625 主要执行标准对照

九、焊接与加工要点

### 焊接

625 可用常规焊接工艺顺利连接，广泛采用钨极氩弧焊（GTAW）、熔化极气体保护焊（GMAW）与手工电弧焊（SMAW）。最突出的一点是焊后无需热处理即可保持强度与塑性——对大型塔器、储罐、脱硫设备这类无法整体固溶处理的结构，这一条决定了工艺可行性。两种配套焊材的熔敷金属均从深冷温度至 1800℉ 保持高强度与高韧性，且能耐受高度稀释。

表 10　焊接产品限定化学成分（%）

表 11　焊接产品全焊缝金属低温冲击强度（夏比 V 型缺口，ft-lb (J)，GTAW 工艺）

填充金属 625 的熔敷金属低温韧性明显优于焊条 112（-196℃ 下 77 J 对 47 J）。超低温工况（LNG、液氮）的焊接接头应指定 GTAW + 填充金属 625，而不是 SMAW + 焊条 112。

异种金属连接是 625 的另一项实用能力。与 Hastelloy X、718、304 与 410 不锈钢、MO-RE 1 的焊接试验中，所有接头的断裂位置都落在对方母材侧，而不是焊缝或熔合线——说明焊接接头本身不是薄弱环节，强度由较弱的母材决定。

表 12　异种金属焊缝强度（横向试样，接头厚 3/8 in.）

另一种用法容易被忽略：填充金属 625 与焊条 112 可作为"堆焊匹配成分"焊材，用于焊接 316 / 317 不锈钢、6% 钼超级奥氏体不锈钢、Incoloy 825 / 020 与 Inconel G-3 等铁-镍-铬-钼耐蚀合金。焊缝金属较高的 625 合金含量可以抵消焊缝中的合金元素偏析——而这种偏析正是选择性焊缝腐蚀的根源。母材是 316L 或 825、但焊缝部位腐蚀最严重的项目，把焊材升级到 ERNiCrMo-3 往往比更换母材更直接有效，成本也低得多。

工艺验证的一个例证：1/8 in. 填充金属 625、GTAW 焊接 1/2 in. 退火板材，焊后做弯芯半径等于两倍板厚（2T）的横向冷弯，无开裂或撕裂。

### 热处理

• 退火：热成形或冷成形部件通常在 1700–1900℉（927–1038℃）退火，保温时间视厚度而定；为后续冷加工软化材料可采用更高温度。
• 固溶处理：2000–2200℉（1093–1204℃）。
• 消除应力：冷拔材料在 1100–1400℉（593–760℃）加热可减小残余应力；材料加热到 1600℉（871℃）时，应力消除实际上即告完全。
• 加热气氛：热处理前与过程中应保持工件清洁，不得接触硫、磷、铅及其他低熔点金属；燃料含硫量越低越好（天然气 <0.1%）；火焰不得直接烧向工件。

表 13　退火（1 h）对热轧棒材室温性能的影响（关键温度点）

屈服强度在 1900–2000℉ 之间出现台阶式下降（457 → 362 MPa），对应的是析出相的完全回溶与晶粒长大。这也解释了一个常见现象：同样写"退火态"，1900℉ 退火与 2000℉ 固溶的屈服强度差了一个量级，交货状态在合同里必须写温度，不能只写"退火"。

### 冷加工

625 的加工硬化率高于奥氏体铬镍不锈钢，冷加工设备选型需相应考虑。冷加工是提高中温服役拉伸性能的直接手段：

表 14　冷加工对热轧板切割条带力学性能的影响（2150℉/1 h 固溶后冷加工）

线材冷拔的效果更极致：0.010–0.020 in. 直径线材经 75%–90% 冷拔减面率后，拉伸强度超过 300,000 psi（2068 MPa）并保持可用的塑性。

加工量超过 15% 后应安排中间退火，否则表层硬化会累积到后续成形开裂。机加工方面，625 高温变形抗力大、导热差，车削推荐采用低速大冷却策略：

表 15　单刃车刀车削推荐条件

热加工方面：炉温应保持（但不高于）2150℉（1177℃），工件尽可能加热到接近 2150℉；重锻从 2150℉ 锻至 1850℉，较小减面率的加工可低至 1700℉；为防止粗大双重组织，宽向减面率应尽量均匀；建议开坯冷加工的最小减面率为 15%–20%。表面氧化皮与焊缝焊渣的附着力强于低合金不锈钢，推荐先用熔盐浴处理再酸洗，或用细晶砂带 / 砂轮打磨。

十、选型决策：625 与相邻牌号怎么选

625 的定位是"高温强度 + 宽谱耐蚀"的交叉区间。越出这个区间，就存在更经济或更合适的选择。

表 16　625 与相邻牌号定位对比

优先选 625 的场合：

• 需要同时承担高温强度与宽谱耐蚀的部件——航空发动机排气系统、反推力装置、燃烧系统过渡衬套、涡轮密封件、火箭推力室管路、波纹管与膨胀节
• 海水与高氯离子环境——系泊缆钢丝绳、螺旋桨叶片、潜艇推进与快速接头、海底通信电缆护套、换能器控制装置；625 无点蚀、缝隙腐蚀之虞且抗氯离子应力腐蚀开裂
• 化工中强度与耐蚀并重的薄壁承压件——625 的强度允许采取比 316L 更薄的壁厚，改善传热、减轻重量，典型如换热器管、反应釜、蒸馏塔、输送管道与阀门
• 核工业水冷堆的堆芯与控制棒部件——500–600℉（260–316℃）水中的抗应力开裂性能与抗点蚀性能是选用依据；先进反应堆概念还关注其在 1200–1400℉（649–760℃）区间的许用设计强度
• 设备体积大、无法整体焊后固溶退火、且要求焊后免热处理的结构
• 需要与异种金属（304 / 410 / 825 / 718 等）连接的过渡接头或复合结构
• 超低温与深冷工况——至 -320℉（-196℃）无脆性转变
• 垃圾焚烧、熔盐光热等兼具高温与腐蚀的能源装备换热部件

可考虑其他牌号的场合：

• 沸腾浓盐酸、FGD 洗涤塔入口等极端还原性部位 → C-276（PRE 74、CCT 50℃、现场暴露试验中多个部位"无腐蚀"），625 在此类部位的腐蚀深度虽远低于 316L 与 825，但仍非最优
• 550–700℃ 长期承力、蠕变与持久寿命是关键指标 → 718 等 γ′/γ″ 沉淀硬化型合金的蠕变强度更高；但必须同时接受焊后固溶 + 双级时效的热处理要求，与 625"焊后免热处理"的工程便利性形成取舍
• 介质温和（中性水、弱腐蚀）且温度不高 → 316L、904L、6% 钼超级奥氏体不锈钢已足够，625 属过度配置
• 氯离子浓度不高、以硫酸/磷酸为主、成本敏感 → 825 的镍含量更低、经济性更好
• 以强氧化性硝酸为主 → 高铬型合金更对口
• 需要更高抗氧化/抗渗碳的高温炉内件 → 601、602CA 等专门牌号更合适
• 缝隙不可避免且壁温长期超过 35℃ 的海水系统 → 需评估 C-276 或从结构上消除缝隙

十一、上海君木钢铁的 625 供应与技术支持

上海君木钢铁集团有限公司长期深耕镍基耐蚀耐高温合金领域，Inconel 625（UNS N06625 / GH3625 / NS3306）为常备牌号之一，下游覆盖航空航天、海洋工程、化工设备、核电、换热器与烟气脱硫等行业，可提供：

• 规格覆盖：板材（热轧中厚板与冷轧薄板）、无缝管与焊接管、换热管、棒材、丝材、带材、锻件（含环形件）及管件配套
• 标准覆盖：ASTM B 443 / B 444 / B 446 / B 564 / B 704 / B 705 / B 366 及对应 ASME SB 系列、SAE/AMS 5599 / 5666 / 5667 / 5837 / 5581、ISO 6207 / 6208 / 9723 / 9724 / 9725、DIN 17744 – 17754、GB/T 14992（GH3625）与 GB/T 15007（NS3306）双体系对接
• 交货状态：可按退火态、固溶态或冷加工态交付，合同可约定具体退火 / 固溶温度与晶粒度要求，避免"退火态"三个字带来的性能歧义
• 检测配套：可依据 ASTM G48 方法 C 出具临界点蚀 / 临界缝隙腐蚀温度试验报告，依据 ASTM G28 出具晶间腐蚀试验报告，支持 PMI 光谱复核与第三方见证取样
• 焊材配套：供应 ERNiCrMo-3（填充金属 625）焊丝与 ENiCrMo-3（焊条 112），配合焊接工艺评定需求
• 工程对接：可提供切割、坡口、弯管等前期加工协调，以及介质工况选型评估

625 采购中最值得逐项核对的三个指标：

其一，铌含量。 同在 3.15–4.15% 的标准区间内，Nb 偏下限与偏中上限的固溶强化效果并不相同，而 Nb 是 625 区别于 600 的核心元素，也是成本的主要构成之一。这一项必须靠炉号级的成分数据确认。

其二，碳含量。 标准上限 0.10%，但优质级可控制在 0.030% 甚至 0.010%。焊接结构件与后续需长期中温服役的部件，碳含量直接影响焊接热影响区的晶间腐蚀敏感性，仅凭"符合 N06625"无法判断。

其三，标准体系与交货状态。 按 GH3625 还是 NS3306 交付、按哪个 ASTM 标准验收、退火温度是多少——这三项在合同里写清楚，比事后补报告省事得多。

若您正在评估 625 用于航空发动机部件、海水管路与系泊系统、化工换热设备、核电部件或超低温装置，欢迎提供工况参数（介质与浓度、温度、压力、应力状态、设计寿命、执行标准），工程师团队可配合出具选型建议与正式报价。

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上海君木钢铁集团有限公司

Shanghai Junmu Steel Group Co., Ltd.

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Inconel（625 / 600 / 718 / X-750 等）、Incoloy（800 / 825 / 925 等）、Hastelloy（C-276 / C-22 / B-2 等）、GH（GH3625 / GH4169 / GH3030 等）、NS 系列耐蚀合金，以及 1Cr12Ni3MoVN、X8CrMnN18-18 等特种钢号、环形锻件定制。

支持标准

ASTM · ASME · AMS · EN · DIN · GB/T 14992 / 15007 全体系对接。

服务行业

航空航天 · 海洋工程 · 化工设备 · 核电 · 换热器 · 烟气脱硫 · 垃圾焚烧 · 熔盐光热 · 油气开采。

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