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上海隆继金属制品有限公司

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Hastelloy X 合金材料特点及成分介绍

字体大小: - - shhlongji   发布于 2017-03-25   阅读(4120)  

 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

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

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/℃
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℃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

40~60

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

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

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

来源:隆继

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