在精密加工領域,有三種材料是讓加工廠又愛又恨的存在——Inconel、哈氏合金(Hastelloy)、64鈦(Ti-6Al-4V)。它們貴、難加工、容易出包,但卻是航太、化工、醫療產業不可或缺的材料。這篇文章就用最簡單的方式帶你認識這些「金屬界的硬漢」,以及它們為什麼值得這麼多人甘願為它們付出高成本。
Inconel(鎳基超合金):Inconel 是一種以鎳為基礎、加入鉻、鐵、鉬等元素的高性能合金,其最大特性是能夠在高溫、高壓與腐蝕性環境下維持機械強度與穩定性。常見型號如 Inconel 718 具備良好的抗蠕變性與焊接性,Inconel 600 抗氧化能力佳,Inconel 725 則強調耐海水腐蝕與高機械強度,廣泛應用於航空噴射引擎、核能反應爐、石油開採裝置與海底閥件等。
哈氏合金(Hastelloy C-276):哈氏合金屬於鎳鉬系超合金,以 C-276 為代表型號,擁有極佳的抗點蝕、縫隙腐蝕與應力腐蝕開裂能力。特別能抵抗鹽酸、硫酸、磷酸等強酸,以及含氯氣體的惡劣環境,適用於化學工廠中的反應槽、塔槽、管路、熱交換器等設備,是化工與製藥產業的防腐首選材料。
64鈦(Ti-6Al-4V 鈦合金):這是最常見的鈦合金之一,由 90% 鈦、6% 鋁與 4% 釩組成,兼具高強度、低密度與良好的生物相容性。64鈦不僅可承受極端溫度與疲勞載荷,還不會引起人體排斥反應,因此廣泛應用於航太飛行器結構、汽車競技零件、人工關節、骨釘與牙科植體等高要求場景。
共通點是:這些材料都很貴、非常耐用,但難加工到讓很多加工廠望之卻步。
這三種材料之所以令人頭痛,來自以下幾個原因:
刀具壽命短:Inconel 和哈氏合金在切削過程中會快速積聚高溫熱能,因其熱傳導性低,熱量難以透過切削液或工件本體迅速帶走,導致刀具處於高溫區域加速磨損與鈍化。這使得傳統硬質合金刀具極易崩角或變鈍,必須使用先進塗層刀具(如 TiAlN、AlTiN)、陶瓷刀等高耐熱、高硬度的刀具,成本也隨之升高。
切削難斷屑:這些材料通常韌性強,加工時切屑不易碎裂而形成長條狀、帶狀甚至螺旋狀切屑,容易纏繞在刀具或工件上,不僅會干擾自動化切削流程,也可能造成工件刮傷或刀具損壞。
材料延展性差/彈性高:像 64鈦合金這類材料彈性模數較低,在刀具接觸瞬間會出現「反彈」效應,讓刀具推不進材料內部,形成所謂的「彈刀」,造成加工表面粗糙、尺寸精度不足甚至刀具震動,進而降低良率。
加工變形率高:由於材料熱穩定性差、熱膨脹係數高,容易因加工熱而局部膨脹甚至翹曲,特別是遇到薄壁、細長結構時更明顯。若無妥善夾治具設計與階段式切削策略,尺寸偏差難以控制。
簡單說,這些材料一但進工廠,就像進入了「難度專區」,需要技術、設備與經驗三者齊備才搞得定。
儘管這些材料難加工又昂貴,航太、化工與醫療產業卻對它們愛不釋手,為什麼?
航太產業|高溫抗性與輕量化缺一不可
Inconel 可在 800°C 以上持續工作不變形,是飛機渦輪、火箭噴嘴等零件的核心材料。
64鈦密度只有不鏽鋼的 60%,但強度卻不輸,可大幅降低飛行器重量,提升續航與燃效。
化工產業|對抗最惡劣的腐蝕環境
哈氏合金能耐幾乎所有強酸、強鹼,甚至高溫含氯氣體,適用於反應槽、儲罐、熱交換器。
若改用一般不鏽鋼,幾週內可能就腐蝕報廢,這類材料的可靠性是關鍵。
醫療產業|人體植入、絕對安全
64鈦擁有極高的生物相容性,不會與人體組織產生排斥或金屬離子污染。
廣泛應用於人工關節、牙科植體、骨釘、手術器械等精密產品。
這些產業都屬於高風險、高精密、不能出錯的場景,用便宜材料雖省成本,但風險可能是數百倍的損失或生命安全,所以這些貴又難的材料反而是「值得」的選擇。
作為一家專精於精密零件加工、尤其擅長處理高難度金屬材料的車床工廠,我們深知 Inconel、哈氏合金、64鈦這類材料在加工過程中會遇到的各種問題,並已建立起一套針對性的製程控制 SOP:
實際加工過多款特殊材料零件,包括:航空等級 Inconel 渦輪蓋、化工用哈氏合金反應槽接頭、高精度醫療用 64鈦骨釘與骨板夾具
搭配高剛性 CNC 車床與高速主軸,採用高壓冷卻系統(70 bar 以上)、專用 PVD/TiAlN 塗層刀具等高性能刀具,並採低進給高轉速的加工參數進行切削,以有效抑制刀具磨損與加工熱積聚
依據材料特性規劃多段加工策略與夾持設計,包含應力釋放退火處理、粗加工與精加工分層調整、動態尺寸補償,避免工件加工過程中變形或精度飄移
能配合提供完整加工追溯性資料,包括原廠材質證明(MTC)、CMM尺寸量測報告、硬度測試等
與經驗豐富的熱處理廠與表面處理廠長期合作,可處理鈦合金陽極處理、Inconel 熱處理時效、哈氏合金酸洗/電解拋光等,為客戶提供一條龍交付服務
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