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其他高溫部件，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廣泛的應用，我國主要用于制造燃燒室部件和其他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℃。
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
| 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
| 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。
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抗氧化性能 合金在空氣介質中試驗100h后的氧化速率見表2-6。
表2-5
| 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
| 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 |
其他性能 |
||||
|
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 |
725 |
35 |
110 |
24 |
8.0 |
彎曲180° 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℃，末鍛溫度不低于950℃；板坯熱軋加熱溫度1150℃±10℃，末軋溫度不低于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
|
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) |
鎢直徑/mm |
電源及性 |
|
|
牌號 |
直徑/mm |
||||||||
|
HastelloyX＋HastelloyX |
1.0＋1.0 |
供應狀態或固溶狀態 |
HHastelloyX |
1.2～1.6 |
對接 |
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自動鎢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 |
固溶 |
- |
- |
8.5 |
60 |
20 |
3 |
2 |
3 |
0.25 |
- |
5.2.3 HastelloyX縫焊規范見表5-3。
表5-3
|
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
| 被焊材料 |
厚度/mm |
焊前狀態 |
電直徑/mm |
焊接時間/s |
電壓力/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
|
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 |
800 |
100 |
- |
- |
|
脈沖氬弧焊 |
1.0 |
供應狀態 |
未處理 |
- |
20 |
842 |
100 |
- |
- |
|
1.5 |
供應狀態 |
未處理 |
HSG-1 |
20 |
826 |
100 |
- |
- |
|
|
縫焊 |
1.5 |
供應狀態 |
未處理 |
- |
20 |
763 |
96 |
- |
- |
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。