HastelloyX
材料牌號(hào)：Hastelloy X哈氏合金
美國(guó)牌號(hào)：UNS NO6002
德國(guó)牌號(hào)：NiCr22FeMo
英國(guó)牌號(hào)：Nimonic PE13
一、Hastelloy X（N06002）哈氏合金概述：
1、Hastelloy X（N06002）哈氏合金是主要用鉻和鉬固溶強(qiáng)化的一種含鐵量較高的鎳基高溫合金，具有良好的抗養(yǎng)化和耐腐蝕性能，在900℃以下有中等的持久和蠕變強(qiáng)度，冷、熱加工成型性和焊接性能良好。使用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室部件和其他高溫部件，在900℃以下長(zhǎng)期使用，短時(shí)工作溫度可達(dá)1080℃。供應(yīng)的主要品種有板材、帶材、管材、棒材、鍛件、環(huán)形件和精密鑄件。
2、Hastelloy X（N06002）哈氏合金化學(xué)成分：見表1-1。
表1-1
| C≤ | Si≤ | Mn≤ | P≤ | S≤ | Cr≥ | Ni≥ | Mo≥ | Cu≤ |
| 0.05-0.15 | 1.00 | 1.00 | 0.025 | 0.015 | 20.5-23.0 | 余量 | 8.0-10.0 | 0.50 |
| 其他 | N≤ | Al≤ | Ti≤ | Fe≤ | Co≤ | V≤ | W≤ | B≤ |
| - | 0.50 | 0.15 | 17.0-20.0 | 0.5-2.5 | - | 0.2-1.0- | 0.010 |
注：B按計(jì)算量加入、不分析。
3、Hastelloy X（N06002）哈氏合金熱處理制度：板材和管材：1130～1170℃，快速空冷或水冷；棒材和環(huán)形件檢驗(yàn)試樣：1175℃±15℃，空冷或更快冷卻；帶材：1065～1105℃，快速冷卻。
4、Hastelloy X（N06002）哈氏合金品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：供應(yīng)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(huán)形件以及不同形狀和尺寸的精密鑄件。板材、帶材和管材經(jīng)固溶處理和酸洗后供應(yīng)，帶材也可呈冷軋狀態(tài)供應(yīng)；焊絲以硬態(tài)、半硬態(tài)、固熔加酸洗、光亮固溶處理狀態(tài)成盤交貨，也可以直條交貨；棒材和環(huán)形件不經(jīng)熱處理交貨。精密鑄件于鑄造狀態(tài)供應(yīng)。
5、Hastelloy X（N06002）哈氏合金熔煉與鑄造工藝：采用電弧爐加電渣或非真空感應(yīng)爐加電渣重熔工藝。生產(chǎn)鑄件則采用感應(yīng)爐重熔母合金后澆注于加熱的模殼內(nèi)，澆注速度以快些為好。
6、Hastelloy X（N06002）哈氏合金應(yīng)用概況與特殊要求：該合金在國(guó)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)和民用工業(yè)中獲得了極為廣泛的應(yīng)用，我國(guó)主要用于制造燃燒室部件和其他熱端部件以及蜂窩結(jié)構(gòu)等。合金在高溫下長(zhǎng)期使用后有一定的時(shí)效硬化現(xiàn)象。
二、Hastelloy X（N06002）哈氏合金的物理及化學(xué)性能：
1、Hastelloy X（N06002）合金熔化溫度范圍：1295～1381℃
2、Hastelloy X（N06002）合金熱導(dǎo)率：見表2-1
3、Hastelloy X（N06002）合金比熱容：表2-2
4、Hastelloy X（N06002）合金線膨脹系數(shù)：見表2-3
5、Hastelloy X（N06002）合金鑄件的熱擴(kuò)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 | 700 | 800 | 900 |
| c/(J(kg·℃)) | 372.6 | 372.6 | 389.4 | 456.4 | 427.1 | 452.2 | 515.0 | 535.9 | 561.0 |
表2-3
| θ/℃ | 20～100 | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 | 20～600 | 20～800 | 20～900 |
| α/10-6℃-1 | 12.1 | 12.5 | 13.4 | 14.0 | 14.3 | 14.8 | 15.8 | 16.1 |
6、Hastelloy X（N06002）密度：ρ=8.28g/cm3
7、Hastelloy X（N06002）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 |
8、Hastelloy X（N06002）磁性能：合金無(wú)磁性。
9、Hastelloy X（N06002）化學(xué)性能：見表3-1
10、Hastelloy X（N06002）抗氧化性能：合金在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)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、Hastelloy X（N06002）力學(xué)性能：HastelloyX技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不同品種的力學(xué)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(huán)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(kuò)口 HBS≤241 HBS≤241 HBS≤96 |
① δ<0.25mm的帶材的室溫抗拉強(qiáng)度σb≥725MPa,δ5≥25%。
② 精鑄件鑄態(tài)815℃的σb≥240MPa,δ5≥12%。經(jīng)800℃，50h，空冷處理后HRC≤24。
四、Hastelloy X（N06002）合金組織結(jié)構(gòu)：
1、Hastelloy X（N06002）合金金相變溫度
2、Hastelloy X（N06002）合金時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
3、Hastelloy X（N06002）合金組織結(jié)構(gòu)
(1)該合金在固溶狀態(tài)的組織為奧氏體基體，還有少量的TiN和M6C型碳化物。經(jīng)700～900℃長(zhǎng)期時(shí)效后主要析出相為M12C和M3B2，同時(shí)也伴有微量μ相和L相。經(jīng)700℃，200h時(shí)效后出現(xiàn)少量σ相，但在800℃時(shí)效后σ相不存在，而析出微量M23C6，有時(shí)出現(xiàn)微量L相。因此合金在長(zhǎng)期時(shí)效后呈現(xiàn)一定程度的時(shí)效硬化現(xiàn)象，使塑性下降，高溫強(qiáng)度也有所減低。
(2)冷軋薄板技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，供應(yīng)狀態(tài)冷軋薄板的晶粒度應(yīng)在4～8級(jí)范圍內(nèi)。
五、Hastelloy X（N06002）合金工藝性能與要求：
1、 HastelloyX合金成形性能：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(huán)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(jīng)1180℃，45min固溶處理后的再結(jié)晶曲線見圖5-2。
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(diǎn)焊等方法進(jìn)行焊接。氬弧焊時(shí)推薦采用HHastelloyX或HGH3113焊絲。
(1)HastelloyX手工氬弧焊對(duì)接規(guī)范見表5-1
表5-1
| 被焊材料 | 厚度/mm | 焊前狀態(tài) | 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(hào) | 直徑/mm | ||||||||
| HastelloyX＋HastelloyX | 1.0＋1.0 | 供應(yīng)狀態(tài)或固溶狀態(tài) |
HHastelloyX HGH3113 |
1.2～1.6 | 對(duì)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 | ||||
(2)HastelloyX自動(dòng)鎢極脈沖氬弧焊對(duì)接規(guī)范見表5-2
表5-2
| 厚度/mm | 焊前狀態(tài) | 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(hào) | 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 |
(3)HastelloyX縫焊規(guī)范見表5-3
表5-3
| 被焊材料 | 厚度/mm | 焊前狀態(tài) | 滾盤寬度/mm | 焊接時(shí)間/s | 休止時(shí)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(yīng)狀態(tài) | 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 | ||
(4)HastelloyX點(diǎn)焊規(guī)范見表5-4
表5-4
| 被焊材料 | 厚度/mm | 焊前狀態(tài) | 電極直徑/mm | 焊接時(shí)間/s | 電極壓力/kN | 單點(diǎn)抗剪強(qiáng)度/MPa | 正拉強(qiáng)度/MPa | |
| 上 | 下 | |||||||
| HastelloyX＋HastelloyX | 1.0＋1.0 | 固溶或供應(yīng)狀態(tài) | 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)HastelloyX焊接接頭的力學(xué)性能見表5-5
表5-5
| 焊接方法 |
厚度 /mm |
焊前狀態(tài) | 焊后處理 | 焊絲牌號(hào) | θ/℃ | 接頭強(qiáng)度 | 持久性能 | ||
| σb/MPa | 強(qiáng)度系數(shù)/% | σ/MPa | t/h | ||||||
| 氬弧焊 | 1.5 | 供應(yīng)狀態(tài) | 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(yīng)狀態(tài) | 未處理 | - |
20 650 |
842 531 |
100 90 |
- - |
- - |
| 1.5 | 供應(yīng)狀態(tài) | 未處理 | HSG-1 |
20 650 |
826 581 |
100 98 |
- 294 |
- 296.5 |
|
| 縫焊 | 1.5 | 供應(yīng)狀態(tài) | 未處理 | - |
20 650 815 |
763 514 325 |
96 91 100 |
- 294 110 |
- 214.2 48.6 |
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(jī)加工后除應(yīng)力處理：870℃±10℃，30～60min，空冷。零件穩(wěn)定尺寸處理：760℃±10℃，2h，空冷。
六、HastelloyX品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：
1、品種分類：HastelloyX無(wú)縫管、HastelloyX鋼板、HastelloyX圓鋼、HastelloyX鍛件、HastelloyX法蘭、HastelloyX圓環(huán)、HastelloyX焊管、HastelloyX鋼帶、HastelloyX絲材及配套焊材。
2、交貨狀態(tài)：無(wú)縫管：固溶+酸白，長(zhǎng)度可定尺；板材：固溶、酸洗、切邊；焊管：固溶酸白+RT%探傷，鍛件：退火+車光；棒材以鍛軋狀態(tài)、表面磨光或車光；帶材經(jīng)冷軋、固溶軟態(tài)、去氧化皮交貨；絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細(xì)磨光狀態(tài)交貨。
