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Hastelloy X

镍基变形高温合金
美国牌号：HastelloyX/UNS NO6002
中国牌号：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其他高温部件，在900℃以下长期使用，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(中国)，
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
,密度,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极为广泛的应用，我国主要用于制造燃烧室部件和其他热端部件以及蜂窝结构等。合金在高温下长期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

,钢棒,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
,圆棒,600

700

800

900

c/(J(kg·℃))

372.6

372.6

389.4

456.4

427.1,质保书,
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,硬度,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抗氧化性能 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,对应牌号,/℃
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

其他性能

σP0.2/MPa

σb/MPa

δ5/%

σ/MPa

t/h

δ5/%

不小于

冷轧薄板
冷轧带材
冷拔管材
棒材
环形件
精铸件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
-

弯曲180°
弯曲180°
液压、扩口
HBS≤241
HBS≤241
HBS≤96

① δ<0.25mm的带材的室温抗拉强度σb≥725MPa,δ5≥25%。
② 精铸件铸态8, ,15℃的σb≥240MPa,δ5≥12%。经800℃，50h，空冷处理后HRC≤24。
四、Hastello,合金材料,yX 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℃长期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。因此合金在长期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4～8级范围内。
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)

钨极直径/mm

电源及极性

牌号

直径/mm

HastelloyX＋HastelloyX

1.0＋1.0

供应状态或固溶状态

HHastelloyX
HGH3113

1.2～1.6

对接

4, ,0～60

10～13

1.6～2.0

直流正极性

1.5＋1.5

HHastelloyX
HGH3113

1.2～1.6

50～70

12～15

1.8～2.2

5.2.2 HastelloyX自动钨极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
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)

电极压力/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

电极直径/mm

焊接时间/s

电极压力/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,合金板,

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
650
815

800
586
337

100
100
100

-
294
110

-
217.6
46.4

脉冲氩弧焊

1.0

供应状态

未处理

-

20
650

842
531

100
90

-
-

-
-

1.5

供应状态

未处理

HSG-1

20
650

826
581

100
98

-
294

-
296.5

缝焊

1.5

供应状态

未处理

-

20
650
815

763
514
325

96
91
100

-
294
110

-
214.2
48.6

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,厂家直销,℃±10℃，30～60min，空冷。零件稳定尺寸处理：760℃±10℃，2h，空冷。


 

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