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HastelloyX 材料牌号：Hastelloy X合金
一、Hastelloy X合金概述：
1、Hastelloy X合金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。
2、Hastelloy X合金化学成分：见表1-1。
表1-1
C≤
Si≤
Mn≤
P≤
S≤
Cr≥
Ni≥
Mo≥
Cu≤
0.05-0.15
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≤
-
0.15
17.0-20.0
0.5-2.5
-
0.2-1.0-
0.010
注：B按计算量加入、不分析。
3、Hastelloy X合金热处理制度：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。
4、Hastelloy X合金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。
5、Hastelloy X合金熔炼与铸造工艺：上海 钜备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。
6、Hastelloy X合金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、Hastelloy X合金的物理及化学性能：
1、Hastelloy X合金熔化温度范围：1295～1381℃
2、Hastelloy X合金热导率：见表2-1
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
3、Hastelloy X合金比热容：表2-2
表2-2
θ/℃
17
280
408
900
c/(J(kg·℃))
372.6
389.4
456.4
427.1
452.2
515.0
535.9
561.0
4、Hastelloy X合金线膨胀系数：见表2-3
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
5、Hastelloy X合金铸件的热扩散率：见表2-4
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磁性能：合金无磁性。
9、Hastelloy X化学性能：见表3-1
10、Hastelloy X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
θ/℃
100
200
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、Hastelloy X合金组织结构：
1、Hastelloy X合金金相变温度
2、Hastelloy X合金时间-温度-组织转变曲线
3、Hastelloy X合金组织结构
(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，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。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。
(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、Hastelloy X合金工艺性能与要求：
1、 HastelloyX合金成形性能：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。
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。
(1)HastelloyX手工氩弧焊对接规范见表5-1
表5-1
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
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
50～70
12～15
1.8～2.2
(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
(3)HastelloyX缝焊规范见表5-3
表5-3
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
上
下
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
0.16-0.20
0.22-0.34
(4)HastelloyX点焊规范见表5-4
表5-4
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
上
下
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
0.20～0.36
0.2～0.3
≥12.30
≥10.60
(5)HastelloyX焊接接头的力学性能见表5-5
表5-5
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
-
20
650
842
531
100
90
-
-
-
-
1.5
HSG-1
826
581
100
98
-
294
-
296.5
缝焊
763
514
325
96
91
100
-
214.2
48.6
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。
六、HastelloyX品种规格与供应状态：
1、品种分类：HastelloyX无缝管、HastelloyX钢板、HastelloyX圆钢、HastelloyX锻件、HastelloyX法兰、HastelloyX圆环、HastelloyX焊管、HastelloyX钢带、HastelloyX丝材及配套焊材。
2、交货状态：无缝管：固溶+酸白，长度可定尺；板材：固溶、酸洗、切边；焊管：固溶酸白+RT%探伤，锻件：退火+车光；棒材以锻轧状态、表面磨光或车光；带材经冷轧、固溶软态、去氧化皮交货；丝材以固溶酸洗盘状或直条状、固溶直条细磨光状态交货。
