HastelloyX
材料牌號：Hastelloy X哈氏合金
美國牌號：UNS NO6002
德國牌號：NiCr22FeMo
英國牌號：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。
2、Hastelloy X（N06002）哈氏合金化學成分：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；棒材和環形件檢驗試樣：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。
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。
6、Hastelloy X（N06002）哈氏合金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極為廣泛的應用，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、Hastelloy X（N06002）哈氏合金的物理及化學性能：
1、Hastelloy X（N06002）合金熔化溫度范圍：1295～1381℃
2、Hastelloy X（N06002）合金熱導率：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：見表2-3
5、Hastelloy X（N06002）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 | 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：合金無磁性。
9、Hastelloy X（N06002）化學性能：見表3-1
10、Hastelloy X（N06002）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、Hastelloy X（N06002）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 |
310 310 310 275 275 200 |
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815℃的σb≥240MPa,δ5≥12%。經800℃，50h，空冷處理后HRC≤24。
四、Hastelloy X（N06002）合金組織結構：
1、Hastelloy X（N06002）合金金相變溫度
2、Hastelloy X（N06002）合金時間-溫度-組織轉變曲線
3、Hastelloy X（N06002）合金組織結構
(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。
(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、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。
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。
(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) | 鎢極直徑/mm |
電源 及極性 |
|
| 牌號 | 直徑/mm | ||||||||
| HastelloyX＋HastelloyX | 1.0＋1.0 | 供應狀態或固溶狀態 |
HHastelloyX HGH3113 |
1.2～1.6 | 對接 | 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自動鎢極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 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) | 電極壓力/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 | ||
(4)HastelloyX點焊規范見表5-4
表5-4
| 被焊材料 | 厚度/mm | 焊前狀態 | 電極直徑/mm | 焊接時間/s | 電極壓力/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)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 |
20 650 815 |
800 586 337 |
100 100 100 |
- 294 110 |
- 217.6 46.4 |
| 脈沖氬弧焊 | 1.0 | 供應狀態 | 未處理 | - |
20 650 |
842 531 |
100 90 |
- - |
- - |
| 1.5 | 供應狀態 | 未處理 | HSG-1 |
20 650 |
826 581 |
100 98 |
- 294 |
- 296.5 |
|
| 縫焊 | 1.5 | 供應狀態 | 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。
六、HastelloyX品種規格與供應狀態：
1、品種分類：HastelloyX無縫管、HastelloyX鋼板、HastelloyX圓鋼、HastelloyX鍛件、HastelloyX法蘭、HastelloyX圓環、HastelloyX焊管、HastelloyX鋼帶、HastelloyX絲材及配套焊材。
2、交貨狀態：無縫管：固溶+酸白，長度可定尺；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、表面磨光或車光；帶材經冷軋、固溶軟態、去氧化皮交貨；絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細磨光狀態交貨。
