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Hastelloy X

鎳基變形高溫合金
美國牌號：HastelloyX/UNS NO6002
中國牌號：GH3536/GH536/GH22/GH334/GH739/SG-5
法國牌號：NC22FeD
德國牌號：NiCr22FeMo
英國牌號：Nimonic PE13
一、HastelloyX 概述
HastelloyX是主要用鉻和鉬固溶強化的一種含鐵量較高的鎳基高溫合金，具有良好的抗養化和耐腐蝕性能，在900℃以下有中等的持久和蠕變強度，冷、熱加工成型性和焊接性能良好。使用于制造航空發動機的燃燒室部件和高溫部件，在900℃以下長期使用，短時工作溫度可達1080℃。供應的主要品種有板材、帶材、管材、棒材、鍛件、環形件和精密鑄件。
1.1 HastelloyX 材料牌號 HastelloyX
1.2 HastelloyX 相近牌號 GH3536,GH536,GH22,GH334,GH739,SG-5(中國)，
UNS NO6002，NC22FeD（法國）， NiCr22FeMo（德 國），Nimonic PE13（英國）
1.3 HastelloyX 材料的技術標準
1.4 HastelloyX 化學成分 見表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按計算量加入、不分析。
1.5 HastelloyX 熱處理制度 板材和管材：1130～1170℃，快速空冷或水冷；棒材和環形件檢驗試樣：1175℃±15℃，空冷或更快冷卻；帶材：1065～1105℃，快速冷卻。
1.6 HastelloyX 品種規格與供應狀態 供應δ0.5～4.0mm的板材，δ0.05～0.8mm的帶材，外徑4～20mm、壁厚1.0～2.0mm的管材，直徑0.2～10.0mm的焊絲，直徑≤300mm的棒材和各種直徑及壁厚的環形件以及不同形狀和尺寸的精密鑄件。板材、帶材和管材經固溶處理和酸洗后供應，帶材也可呈冷軋狀態供應；焊絲以硬態、半硬態、固熔加酸洗、光亮固溶處理狀態成盤交貨，也可以直條交貨；棒材和環形件不經熱處理交貨。精密鑄件于鑄造狀態供應。
1.7 HastelloyX 熔煉與鑄造工藝 采用電弧爐加電渣或非真空感應爐加電渣重熔工藝。生產鑄件則采用感應爐重熔母合金后澆注于加熱的模殼內，澆注速度以快些為好。
1.8 HastelloyX 應用概況與特殊要求 該合金在國外航空發動機和民用工業中獲得了極為廣泛的應用，我國主要用于制造燃燒室部件和熱端部件以及蜂窩結構等。合金在高溫下長期使用后有一定的時效硬化現象。
二、HastelloyX 物理及化學性能
2.1 HastelloyX 熱性能
2.1.1 HastelloyX 熔化溫度范圍 1295～1381℃[1]。
2.1.2 HastelloyX 熱導率 見表2-1。
2.1.3 HastelloyX 比熱容 見表2-2。
2.1.4 HastelloyX 線膨脹系數 見表2-3。
2.1.5 HastelloyX 合金鑄件的熱擴散率 見表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電性能 電阻率見表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 合金無磁性。
2.5 HastelloyX化學性能
2.5.1 HastelloyX抗kangyang性能 合金在空氣介質中試驗100h后的氧化速率見表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力學性能
HastelloyX技術標準規定的不同品種的力學性能見表3-1。
表3-1


品種
室溫拉伸性能

815℃持久性能

性能

σP0.2/MPa

σb/MPa

δ5/%

σ/MPa

t/h

δ5/%

不小于

冷軋薄板
冷軋帶材
冷拔管材
棒材
環形件
精鑄件②

310
310
310
275
275
200

725
760②
690
690
690
380

35
30①
25
30
30
10

110
-
-
105
105
-

24
-
-
24
24
-

8.0
-
-
10.0
10.0
-

彎曲180°
彎曲180°
液壓、擴口
HBS≤241
HBS≤241
HBS≤96

① δ<0.25mm的帶材的室溫抗拉強度σb≥725MPa,δ5≥25%。
② 精鑄件鑄態815℃的σb≥240MPa,δ5≥12%。經800℃，50h，空冷處理后HRC≤24。
四、HastelloyX 組織結構
4.1 HastelloyX相變溫度
4.2 HastelloyX時間-溫度-組織轉變曲線
4.3 HastelloyX合金組織結構
4.3.1 該合金在固溶狀態的組織為奧氏體基體，還有少量的TiN和M6C型碳化物。經700～900℃長期時效后主要析出相為M12C和M3B2，同時也伴有微量μ相和L相。經700℃，200h時效后出現少量σ相，但在800℃時效后σ相不存在，而析出微量M23C6，有時出現微量L相。因此合金在長期時效后呈現一定程度的時效硬化現象，使塑性下降，高溫強度也有所減低。
4.3.2 冷軋薄板技術標準規定，供應狀態冷軋薄板的晶粒度應在4～8級范圍內。
五、 HastelloyX 工藝性能與要求
5.1 HastelloyX成形性能 合金具有良好的冷、熱加工成形性能。鍛造加熱溫度1170℃±10℃，終鍛溫度不低于950℃；板坯熱軋加熱溫度1150℃±10℃，終軋溫度不低于850℃；環形件熱軋加熱溫度1170℃±10℃。
合金的高溫拉伸塑性圖見圖5-1。高溫鐓粗試樣經1180℃，45min固溶處理后的再結晶曲線見圖5-2。
5.2 HastelloyX焊接性能 該合金具有良好的焊接工藝性能，可采用氬弧焊、縫焊和點焊等方法進行焊接。氬弧焊時推薦采用HHastelloyX或HGH3113焊絲。
5.2.1 HastelloyX手工氬弧焊對接規范見表5-1。
表5-1[5]


被焊材料
厚度/mm

焊前狀態

焊絲

接頭形式

焊接電流/A

氬氣流量/(L/min)

鎢極直徑/mm

電源及極性

牌號

直徑/mm

HastelloyX＋HastelloyX

1.0＋1.0

供應狀態或固溶狀態

HHastelloyX
HGH3113

1.2～1.6

對接

40～60

10～13

1.6～2.0

直流正極性

1.5＋1.5

HHastelloyX
HGH3113

1.2～1.6

50～70

12～15

1.8～2.2

5.2.2 HastelloyX自動鎢極脈沖氬弧焊對接規范見表5-2。
表5-2


厚度/mm
焊前狀態

焊絲

弧壓/V

脈沖電流/A

維弧電流/A

脈沖幅比

脈沖寬比

脈沖頻率

焊接速度/(m/min)

送絲速度/(m/min)

牌號

直徑/mm

1.0
1.2
1.5

固溶

-
HGH-1
HGH-1

-
1.0
1.0

8.5
8.5
9.0

60
65
100

20
22
28

3
3
3.5

2
2
2

3
3
3

0.25
0.2
0.23

-
0.20
0.25

5.2.3 HastelloyX縫焊規范見表5-3。
表5-3[5]


被焊材料
厚度/mm

焊前狀態

滾盤寬度/mm

焊接時間/s

休止時間/s

焊接速度/(m/min)

電極壓力/kN

上

下

HastelloyX＋HastelloyX

1.0＋1.0

固溶或供應狀態

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點焊規范見表5-4。
表5-4[5]

被焊材料
厚度/mm

焊前狀態

電極直徑/mm

焊接時間/s

電極壓力/kN

單點抗剪強度/MPa

正拉強度/MPa

上

下

HastelloyX＋HastelloyX

1.0＋1.0

固溶或供應狀態

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焊接接頭的力學性能見表5-5。
表5-5[6]

焊接方法

厚度/mm

焊前狀態

焊后處理

焊絲牌號

θ/℃

接頭強度

持久性能

σb/MPa

強度系數/%

σ/MPa

t/h

氬弧焊

1.5

供應狀態

未處理

HHastelloyX

20
650
815

800
586
337

100
100
100

-
294
110

-
217.6
46.4

脈沖氬弧焊

1.0

供應狀態

未處理

-

20
650

842
531

100
90

-
-

-
-

1.5

供應狀態

未處理

HSG-1

20
650

826
581

100
98

-
294

-
296.5

縫焊

1.5

供應狀態

未處理

-

20
650
815

763
514
325

96
91
100

-
294
110

-
214.2
48.6

5.3 HastelloyX零件熱處理工藝 板材制件固溶處理：1150℃±10℃，2～15min，快速空冷。焊接件或火焰筒處理：980℃±10℃，60min，空冷。機加工后除應力處理：870℃±10℃，30～60min，空冷。零件穩定尺寸處理：760℃±10℃，2h，空冷。

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