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哈氏合金

Hastelloy X哈氏合金

Hastelloy X 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(yǎng)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(fā)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(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。對應(yīng)牌號高溫牌號:GH3536/GH536/GH22/GH32/GH334/GH739/SG-5化學(xué)成分注:B按計算量加入、不分析。 1. HastelloyX 熱處理制度 板材和管材:1130~1170℃,快速空冷或水冷;棒

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Hastelloy X

       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(yǎng)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(fā)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(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。

對應(yīng)牌號

哈氏X牌號.png

高溫牌號:GH3536/GH536/GH22/GH32/GH334/GH739/SG-5
化學(xué)成分

哈氏X化學(xué).png

注:B按計算量加入、不分析。 

1. HastelloyX 熱處理制度 板材和管材:1130~1170℃,快速空冷或水冷;棒材和環(huán)形件檢驗試樣:1175℃±15℃,空冷或更快冷卻;帶材:1065~1105℃,快速冷卻。 
1. HastelloyX 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)。 
1. HastelloyX 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。 
1.8 HastelloyX 應(yīng)用概況與特殊要求 該合金在國外航空發(fā)動機和民用工業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)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(jié)構(gòu)等。合金在高溫下長期使用后有一定的時效硬化現(xiàn)象。 

物理及化學(xué)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(dǎo)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(shù) 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(xué)性能 
2.5.1 HastelloyX抗氧化性能 合金在空氣介質(zhì)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

力學(xué)性能 
HastelloyX技術(shù)標準規(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(tài)815℃的σb≥240MPa,δ5≥12%。經(jīng)800℃,50h,空冷處理后HRC≤24。 

組織結(jié)構(gòu)

4.1 HastelloyX相變溫度 
4.2 HastelloyX時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線 
4.3 HastelloyX合金組織結(jié)構(gòu) 
4.3.1 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(jīng)700℃,200h時效后出現(xiàn)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(xiàn)微量L相。因此合金在長期時效后呈現(xiàn)一定程度的時效硬化現(xiàn)象,使塑性下降,高溫強度也有所減低。 
4.3.2 冷軋薄板技術(shù)標準規(guī)定,供應(yīng)狀態(tài)冷軋薄板的晶粒度應(yīng)在4~8級范圍內(nèi)。 
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(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。 
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(guī)范見表5-1。 
表5-1[5]


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)

鎢直徑/mm

電源及性

牌號

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

對接

40~60

10~13

1.6~2.0

直流正性

1.5+1.5

HHastelloyX
HGH3113

1.2~1.6

50~70

12~15

1.8~2.2

5.2.2 HastelloyX自動鎢脈沖氬弧焊對接規(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

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(guī)范見表5-3。 
表5-3[5]


被焊材料

厚度/mm

焊前狀態(tài)

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

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

5.2.4 HastelloyX點焊規(guī)范見表5-4。 
表5-4[5]

被焊材料

厚度/mm

焊前狀態(tài)

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

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

5.2.5 HastelloyX焊接接頭的力學(xué)性能見表5-5。 
表5-5[6]

焊接方法

厚度/mm

焊前狀態(tài)

焊后處理

焊絲牌號

θ/℃

接頭強度

持久性能

σb/MPa

強度系數(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

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(yīng)力處理:870℃±10℃,30~60min,空冷。零件穩(wěn)定尺寸處理:760℃±10℃,2h,空冷。



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