HastelloyX镍基高温合金

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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，HastelloyX（美国），NC22FeD（法国）， NiCr22FeMo（德国），Nimonic PE13（英国）
1.3 HastelloyX 材料的技术标准
GJB 1952-1994  《航空用高温合金冷轧薄板规范》
GJB 2612-1996  《焊接用高温合金冷拉丝材规范》
GJB 3020-1997  《航空用高温合金环坯规范》
HB 5494-1992  《合金冷(轧)拔无缝管》
HB 5495-1992  《合金冷轧薄板》
HB 5496-1992  《合金圆饼、环坯和环形件》
HB 5497-1992  《合金热轧和锻制棒材》
HB 5498-1992  《H合金冷拉焊丝》
Q/3B 4074-1994  《合金冷轧带材技术条件》
Q/5B 4018-1992  《K536合金熔模精密铸件》
Q/CB 61-1996  《航空用合金冷加工焊接钢管》
1.4 HastelloyX 化学成分  见表1-1。
表1-1%

C

Cr

Ni

Co

W

Mo

Al

Ti

Fe

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

B

Cu

Mn

Si

P

S

不大于

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
 
3.1 HastelloyX技术标准规定的性能
3.1.1 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。
3.1.2 HastelloyX板材（电弧炉加电渣重熔）供应状态室温拉伸性能的生产检验数据的统
计处理结果以及不同温度下拉伸性能的设计许用值见表3-2。
计处理结果以及不同温度下拉伸性能的设计许用值见表3-2。
3.2 HastelloyX室温及各种温度下的力学性能
3.2.1 HastelloyX硬度
3.2.1.1 HastelloyX材料技术标准规定的棒材、环形件和铸件的硬度见表3-1。
3.2.1.2 HastelloyX固溶温度对冷轧薄板硬度的影响见图3-1。
                  
表3-2[2]

品种	θ/℃	σb/MPa					δ5/%		子样大小n
		S	-3σ	A	B		S
板材	20 400 500 600 650 700 760 815 900 1000	725 - - - - - - - - -	705 590 575 560 500 435 350 275 175 95	730 610 595 580 520 455 360 285 180 100	765 640 620 605 545 475 380 300 190 105	810 691 682 655 580 507 415 327 207 115	35 - - - - - - - - -	48 46 47 47 37 50 62 88 87 62	176 - - - - - - - - -

3.2.2 HastelloyX拉伸性能
3.2.2.1 HastelloyX固溶温度（保温10～12min）对冷轧薄板拉伸性能的影响见表3-3。
表3-3[3]

熔炼工艺	固溶温度/℃	20℃拉伸性能			600℃拉伸性能		815℃拉伸性能		900℃拉伸性能
		σP0.2	σb	δ5/%	σb/MPa	δ5/%	σb/MPa	δ5/%	σb/MPa	δ5/%
		MPa
非真空感应加电渣（δ1.0mm）	1065 1120 1175	421 360 307	861 836 745	40① 44① 54①	745 660 544	50 56 69	- - -	- - -	221 231 239	129 108 88
电弧炉加电渣（δ1.5mm）	1120 1140 1160 1180 1200	- - - - -	779 760 731 728 711	50 52 57 56 58	- - - - -	- - - - -	314 318 324 330 332	81 78 62 58 50	- - - - -	- - - - -

① 此为δ10（%）数据。

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