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html模版哈氏合金 HASTELLOY
镍基变形高温合金
牌号：HastelloyX/UNS NO6002
牌号：GH3536/GH536/GH22/GH334/GH739/SG-5
法国牌号：NC22FeD
德国牌号：NiCr22FeMo
英国牌号：Nimonic PE13
一、HastelloyX 概述
HastelloyX是主要用铬和钼固溶强化的一种含铁量较高的镍基高温合金，具有良好的抗养化和耐腐蚀性能，在900℃以下有中等的持久和蠕变强度，冷、热加工成型性和焊接性能良好。使用于制造航空发动机的燃烧室部件和高温部件，在900℃以下使用，短时工作温度可达1080℃。供应的主要品种有板材、带材、管材、棒材、锻件、环形件和精密铸件。
1.1 HastelloyX 材料牌号 HastelloyX
1.2 HastelloyX 相近牌号 GH3536,GH536,GH22,GH334,GH739,SG-5()，
UNS NO6002，NC22FeD（法国）， NiCr22FeMo（德 国），Nimonic PE13（英国）
1.3 HastelloyX 材料的技术标准
1.4 HastelloyX 化学成分 见表1-1。
表1-1 %
C | Cr | Ni | Co | W | Mo | Al | Ti | Fe | B | Cu | Mn | Si | P | S |
不大于 | ||||||||||||||
0.05～0.15 | 20.5～23.0 | 余量 | 0.50～2.50 | 0.20～1.00 | 8.0～10.0 | ≤0.50 | ≤0.15 | 17.0～20.0 | 0.010 | 0.50 | 1.00 | 1.00 | 0.025 | 0.015 |
注：B按计算量加入、不分析。
1.5 HastelloyX 热处理制度 板材和管材：1130～1170℃，快速空冷或水冷；棒材和环形件检验试样：1175℃±15℃，空冷或更快冷却；带材：1065～1105℃，快速冷却。
1.6 HastelloyX 品种规格与供应状态 供应δ0.5～4.0mm的板材，δ0.05～0.8mm的带材，外径4～20mm、壁厚1.0～2.0mm的管材，直径0.2～10.0mm的焊丝，直径≤300mm的棒材和各种直径及壁厚的环形件以及不同形状和尺寸的精密铸件。板材、带材和管材经固溶处理和酸洗后供应，带材也可呈冷轧状态供应；焊丝以硬态、半硬态、固熔加酸洗、光亮固溶处理状态成盘交货，也可以直条交货；棒材和环形件不经热处理交货。精密铸件于铸造状态供应。
1.7 HastelloyX 熔炼与铸造工艺 采用电弧炉加电渣或非真空感应炉加电渣重熔工艺。生产铸件则采用感应炉重熔母合金后浇注于加热的模壳内，浇注速度以快些为好。
1.8 HastelloyX 应用概况与特殊要求 该合金在国外航空发动机和民用工业中获得了为广泛的应用，我国主要用于制造燃烧室部件和热端部件以及蜂窝结构等。合金在高温下使用后有一定的时效硬化现象。
二、HastelloyX 物理及化学性能
2.1 HastelloyX 热性能
2.1.1 HastelloyX 熔化温度范围 1295～1381℃[1]。
2.1.2 HastelloyX 热导率 见表2-1。
2.1.3 HastelloyX 比热容 见表2-2。
2.1.4 HastelloyX 线膨胀系数 见表2-3。
2.1.5 HastelloyX 合金铸件的热扩散率 见表2-4。
表2-1[1]
θ/℃ | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
λ/（W/（m·℃）） | 13.38 | 17.97 | 20.27 | 22.40 | 24.62 | 26.79 | 29.05 | 31.14 | 33.44 |
表2-2
θ/℃ | 17 | 100 | 200 | 280 | 408 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
c/(J(kg·℃)) | 372.6 | 372.6 | 389.4 | 456.4 | 427.1 | 452.2 | 464.7 | 515.0 | 535.9 | 561.0 |
表2-3[1]
| θ/℃ | 20～100 | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 | 20～600 | 20～700 | 20～800 | 20～900 |
α/10-6℃-1 | 12.1 | 12.5 | 13.4 | 14.0 | 14.3 | 14.8 | 15.5 | 15.8 | 16.1 |
2.2 HastelloyX密度 ρ=8.28g/cm3[1]。
2.3 HastelloyX电性能 电阻率见表2-5。
表2-4
θ/℃ | 24 | 100 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
Q/（10-6m2/S）） | 2.78 | 3.06 | 3.68 | 3.64 | 4.36 | 4.32 | 4.38 | 4.91 | 5.23 |
2.4 HastelloyX磁性能 合金无磁性。
2.5 HastelloyX化学性能
2.5.1 HastelloyX性能 合金在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-6。
表2-5[1]
θ/℃ | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
p/（10-6Ω.M）） | 1.18 | 1.20 | 1.21 | 1.22 | 1.24 | 1.25 | 1.26 | 1.27 | 1.29 |
表2-6[1]
θ/℃ | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 |
氧化速率/（g/(m2·h）） | 0.0023 | 0.060 | 0.117 | 0.200 | 0.611 |
三、HastelloyX力学性能
HastelloyX技术标准规定的不同品种的力学性能见表3-1。
表3-1
品种 | 室温拉伸性能 | 815℃持久性能 | 性能 | ||||
σP0.2/MPa | σb/MPa | δ5/% | σ/MPa | t/h | δ5/% | ||
不小于 | |||||||
冷轧薄板 | 310 | 725 | 35 | 110 | 24 | 8.0 | 弯曲180° |
① δ<0.25mm的带材的室温抗拉强度σb≥725MPa,δ5≥25%。
② 精铸件铸态815℃的σb≥240MPa,δ5≥12%。经800℃，50h，空冷处理后HRC≤24。
四、HastelloyX 组织结构
4.1 HastelloyX相变温度
4.2 HastelloyX时间-温度-组织转变曲线
4.3 HastelloyX合金组织结构
4.3.1 该合金在固溶状态的组织为奥氏体基体，还有少量的TiN和M6C型碳化物。经700～900℃时效后主要析出相为M12C和M3B2，同时也伴有微量μ相和L相。经700℃，200h时效后出现少量σ相，但在800℃时效后σ相不存在，而析出微量M23C6，有时出现微量L相。因此合金在时效后呈现一定程度的时效硬化现象，使塑性下降，高温强度也有所减低。
4.3.2 冷轧薄板技术标准规定，供应状态冷轧薄板的晶粒度应在4～8X范围内。
五、 HastelloyX 工艺性能与要求
5.1 HastelloyX成形性能 合金具有良好的冷、热加工成形性能。锻造加热温度1170℃±10℃，终锻温度不低于950℃；板坯热轧加热温度1150℃±10℃，终轧温度不低于850℃；环形件热轧加热温度1170℃±10℃。
合金的高温拉伸塑性图见图5-1。高温镦粗试样经1180℃，45min固溶处理后的再结晶曲线见图5-2。
5.2 HastelloyX焊接性能 该合金具有良好的焊接工艺性能，可采用氩弧焊、缝焊和点焊等方法进行焊接。氩弧焊时推荐采用HHastelloyX或HGH3113焊丝。
5.2.1 HastelloyX手工氩弧焊对接规范见表5-1。
表5-1[5]
被焊材料 | 厚度/mm | 焊前状态 | 焊丝 | 接头形式 | 焊接电流/A | 氩气流量/(L/min) | 钨直径/mm | 电源及性 | |
牌号 | 直径/mm | ||||||||
HastelloyX＋HastelloyX | 1.0＋1.0 | 供应状态或固溶状态 | HHastelloyX | 1.2～1.6 | 对接 | 40～60 | 10～13 | 1.6～2.0 | 直流正性 |
1.5＋1.5 | HHastelloyX | 1.2～1.6 | 50～70 | 12～15 | 1.8～2.2 | ||||
5.2.2 HastelloyX自动钨脉冲氩弧焊对接规范见表5-2。
表5-2
厚度/mm | 焊前状态 | 焊丝 | 弧压/V | 脉冲电流/A | 维弧电流/A | 脉冲幅比 | 脉冲宽比 | 脉冲频率 | 焊接速度/(m/min) | 送丝速度/(m/min) | |
牌号 | 直径/mm | ||||||||||
1.0 | 固溶 | - | - | 8.5 | 60 | 20 | 3 | 2 | 3 | 0.25 | - |
5.2.3 HastelloyX缝焊规范见表5-3。
表5-3[5]
被焊材料 | 厚度/mm | 焊前状态 | 滚盘宽度/mm | 焊接时间/s | 休止时间/s | 焊接速度/(m/min) | 电压力/kN | |
上 | 下 | |||||||
HastelloyX＋HastelloyX | 1.0＋1.0 | 固溶或供应状态 | 5.5 | 7.0 | 0.14～0.18 | 0.14～0.22 | 0.34～0.40 | 0.25 |
1.5＋1.5 | 5.5 | 7.0 | 0.16～0.20 | 0.14～0.22 | 0.22～0.34 | 0.25 | ||
5.2.4 HastelloyX点焊规范见表5-4。
表5-4[5]
| 被焊材料 | 厚度/mm | 焊前状态 | 电直径/mm | 焊接时间/s | 电压力/kN | 单点抗剪强度/MPa | 正拉强度/MPa | |
上 | 下 | |||||||
HastelloyX＋HastelloyX | 1.0＋1.0 | 固溶或供应状态 | 6 | 7 | 0.16～0.24 | 0.1～0.2 | ≥9.35 | ≥6.36 |
1.5＋1.5 | 6 | 7 | 0.20～0.36 | 0.2～0.3 | ≥12.30 | ≥10.60 | ||
5.2.5 HastelloyX焊接接头的力学性能见表5-5。
表5-5[6]
焊接方法 | 厚度/mm | 焊前状态 | 焊后处理 | 焊丝牌号 | θ/℃ | 接头强度 | 持久性能 | ||
σb/MPa | 强度系数/% | σ/MPa | t/h | ||||||
氩弧焊 | 1.5 | 供应状态 | 未处理 | HHastelloyX | 20 | 800 | 100 | - | - |
脉冲氩弧焊 | 1.0 | 供应状态 | 未处理 | - | 20 | 842 | 100 | - | - |
1.5 | 供应状态 | 未处理 | HSG-1 | 20 | 826 | 100 | - | - | |
缝焊 | 1.5 | 供应状态 | 未处理 | - | 20 | 763 | 96 | - | - |
5.3 HastelloyX零件热处理工艺 板材制件固溶处理：1150℃±10℃，2～15min，快速空冷。焊接件或火焰筒处理：980℃±10℃，60min，空冷。机加工后除应力处理：870℃±10℃，30～60min，空冷。零件稳定尺寸处理：760℃±10℃，2h，空冷。
