Hastelloy X
一、HastelloyX概述
HastelloyX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)的燃燒室部件和高溫部件，在900℃以下使用，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。
1.1HastelloyX材料牌號(hào)HastelloyX
1.2HastelloyX相近牌號(hào)GH3536,GH536,GH22,GH334,GH739,SG-5(中國(guó))，
UNSNO6002，HastelloyX（），NC22FeD（法國(guó)），NiCr22FeMo（德國(guó)），NimonicPE13（英國(guó)）
1.3HastelloyX材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
GJB1952-1994《航空用高溫合金冷軋薄板規(guī)范》
GJB2612-1996《焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》
GJB3020-1997《航空用高溫合金環(huán)坯規(guī)范》
HB5494-1992《合金冷(軋)拔無縫管》
HB5495-1992《合金冷軋薄板》
HB5496-1992《合金圓餅、環(huán)坯和環(huán)形件》
HB5497-1992《合金熱軋和鍛制棒材》
HB5498-1992《H合金冷拉焊絲》
Q/3B4074-1994《合金冷軋帶材技術(shù)條件》
Q/5B4018-1992《K53金熔模精密鑄件》
Q/CB61-1996《航空用合金冷加工焊接鋼管》
1.4HastelloyX化學(xué)成分見表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按計(jì)算量加入、不分析。
1.5HastelloyX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。
1.6HastelloyX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)。
1.7HastelloyX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。
1.8HastelloyX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)中獲得了為廣泛的應(yīng)用，我國(guó)主要用于制造燃燒室部件和熱端部件以及蜂窩結(jié)構(gòu)等。合金在高溫下使用后有一定的時(shí)效硬化現(xiàn)象。
二、HastelloyX物理及化學(xué)性能
2.1HastelloyX熱性能
2.1.1HastelloyX熔化溫度范圍1295～1381℃[1]。
2.1.2HastelloyX熱導(dǎo)率見表2-1。
2.1.3HastelloyX比熱容見表2-2。
2.1.4HastelloyX線膨脹系數(shù)見表2-3。
2.1.5HastelloyX合金鑄件的熱擴(kuò)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 |
2.2HastelloyX密度ρ=8.28g/cm3[1]。
2.3HastelloyX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 |
2.4HastelloyX磁性能合金無磁性。
2.5HastelloyX化學(xué)性能
2.5.1HastelloyX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[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力學(xué)性能
3.1HastelloyX技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能
3.1.1HastelloyX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 | 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 |
①δ<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。
3.1.2HastelloyX板材（電弧爐加電渣重熔）供應(yīng)狀態(tài)室溫拉伸性能的生產(chǎn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)
計(jì)處理結(jié)果以及不同溫度下拉伸性能的設(shè)計(jì)許用值見表3-2。
計(jì)處理結(jié)果以及不同溫度下拉伸性能的設(shè)計(jì)許用值見表3-2。
3.2HastelloyX室溫及各種溫度下的力學(xué)性能
3.2.1HastelloyX硬度
3.2.1.1HastelloyX材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的棒材、環(huán)形件和鑄件的硬度見表3-1。
3.2.1.2HastelloyX固溶溫度對(duì)冷軋薄板硬度的影響見圖3-1。
表3-2[2]
品種 | θ/℃ | σb/MPa | δ5/% | 子樣大小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 - - - - - - - - - |
3.2.2HastelloyX拉伸性能
3.2.2.1HastelloyX固溶溫度（保溫10～12min）對(duì)冷軋薄板拉伸性能的影響見表3-3。
表3-3[3]
熔煉工藝 | 固溶溫度/℃ | 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 | ||||||||||
非真空感應(yīng)加電渣（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 |
電弧爐加電渣（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此為δ10（%）數(shù)據(jù)。
3.2.2.2HastelloyX合金的不同品種在不同溫度下的典型拉伸性能見表3-4。
表3-4[1～2]
熔煉工藝 | 品種規(guī)格/mm | 狀態(tài) | θ/℃ | σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | φ/% |
電弧爐加電渣 | 冷軋薄板（δ1.5） | 固溶1150℃，空冷 | 20 400 500 600 650 700 760 815 900 1000 | 810 691 682 655 580 507 415 327 207 115 | 388 - - 270 241 - 230 222 - - | 48 46 47 47 37 50 62 88 87 62 | - - - - - - - - - - |
非真空感應(yīng)加電渣 | 冷軋薄板（δ1.0） | 固溶1150℃，空冷 | 20 400 500 600 650 700 | 886 727 746 706 636 553 | 461 276 289 266 256 260 | 47 45 42 51 47 54 | - - - - - - |
續(xù)表3-4
熔煉工藝 | 品種規(guī)格/mm | 狀態(tài) | θ/℃ | σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | φ/% |
非真空感應(yīng)加電渣 | 冷軋薄板（δ1.0） | 固溶1150℃，空冷 | 760 800 815 900 1000 | 454 379 349 226 121 | 251 247 237 192 - | 69 40 69 72 73 | - - - - - |
鍛材（90方） | 固溶1180℃，水冷 | 20 500 600 650 730 815 900 | 799 632 577 546 439 304 249 | 380 248 241 246 247 224 - | 49 51 47 49 47 73 77 | 61 56 50 41 46 79 81 | |
圓餅 | 固溶1175℃，空冷 | 20 400 500 600 700 815 850 900 950 1000 | 817 751 668 618 566 399 349 275 228 130 | 387 358 298 290 258 267 256 221 184 110 | 43 41 43 45 65 87 101 111 77 79 | 47 44 44 42 64 89 96 96 99 97 | |
環(huán)形件 | 固溶1180℃，水冷 | 20 500 600 650 730 815 900 | 809 584 531 496 446 346 263 | 361 237 227 225 223 219 - | 55 49 57 43 44 77 108 | 60 54 50 48 46 71 81 | |
圓棒（d18） | 固溶1180℃，水冷 | 20 500 600 650 730 815 900 | 771 633 609 567 459 333 263 | 334 212 217 202 212 205 - | 52 60 56 48 42 67 81 | 62 56 53 42 42 66 78 | |
電弧爐熔煉后經(jīng)非真空感應(yīng)爐重熔 | 精鑄試樣 | 鑄態(tài) | 20 400 500 650 700 750 815 850 900 | 466 390 417 302 368 360 380 333 284 | - - - - - - - - - | 7 17 20 24 27 22 31 31 19 | - - - - - - - - - |
3.2.2.3HastelloyX試驗(yàn)溫度對(duì)棒材、鍛件拉伸性能的影響見圖3-2。
3.2.2.4HastelloyX試驗(yàn)溫度對(duì)精密鑄件拉伸性能的影響見圖3-3。
3.2.2.5HastelloyX合金時(shí)效后拉伸性能的變化見表3-5（時(shí)效前板材經(jīng)1150℃固溶，棒材經(jīng)1180℃固溶，精密試樣為鑄態(tài)）。
3.2.3沖擊性能環(huán)形件標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的室溫沖擊韌性平均為aKU=1890kJ/m2。
3.2.4彎曲性能當(dāng)彎曲半徑5倍于板材厚度時(shí)，δ1.5mm板材供應(yīng)狀態(tài)反復(fù)彎曲至斷裂的次數(shù)為11～20次。
表3-5[1]
熔煉工藝 | 品種規(guī)格/mm | 時(shí)效規(guī)范 | 室溫拉伸性能 | 650℃拉伸性能 | 815℃拉伸性能 | ||||||
θ/℃ | t/h | σb/MPa | δ5/% | φ/% | σb/MPa | δ5/% | σb/MPa | δ5/% | φ/% | ||
電弧爐加電渣 | 冷軋板（δ1.5） | 700 | 100 400 800 1000 | 814 853 883 902 | 41 35 28 27 | - - - - | 698 618 628 657 | 50 49 44 41 | 333 333 333 343 | 90 86 90 87 | - - - - |
800 | 100 400 800 1000 | 863 853 824 814 | 35 32 27 32 | - - - - | 628 618 598 588 | 44 33 34 31 | 324 304 304 294 | 75 66 58 62 | - - - - | ||
900 | 100 400 800 1000 | 804 745 745 706 | 39 34 32 29 | - - - - | 588 530 510 471 | 43 28 23 24 | 314 275 294 265 | 67 54 66 58 | - - - - | ||
非真空感應(yīng)加電渣 | 冷軋板（δ1.0） | 850① | 0 100 200 500 1000 | 879 872 860 865 863 | 46 32 35 35 35 | - - - - - | - - - - - | - - - - - | - 266① 262 272 265 | - 88① 93 91 101 | - - - - - |
棒材（d18） | 700 | 500 1000 2000 3000 | 834 863 961 922 | 33 31 30 23 | 35 35 46 27 | - - - - | - - - - | 383 383 373 363 | 66 62 68 28 | 71 65 71 70 | |
800 | 500 1000 2000 | 873 892 853 | 27 23 17 | 29 25 15 | - - - | - - - | 373 373 383 | 43 51 74 | 66 66 69 | ||
續(xù)表3-5
熔煉工藝 | 品種規(guī)格/mm | 時(shí)效規(guī)范 | 室溫拉伸性能 | 650℃拉伸性能 | 815℃拉伸性能 | ||||||
θ/℃ | t/h | σb/MPa | δ5/% | φ/% | σb/MPa | δ5/% | σb/MPa | δ5/% | φ/% | ||
非真空感應(yīng)爐重熔母合金澆鑄件 | 精鑄試樣 | 650 | 100 500 1500 3000 | 491 520 481 539 | 10 9 6 7 | - - 5 19 | - - - - | - - - - | 329 361 - 390 | 24 19 20 15 | - - 34 21 |
800 | 100 500 1500 3000 | 520 579 588 569 | 8 10 6 6 | - - 2 16 | - - - - | - - - - | 387 387 - 422 | 18 15 22 14 | - - 31 30 | ||
①時(shí)效后高溫拉伸也在850℃下進(jìn)行。
3.3HastelloyX持久和蠕變性能
3.3.1HastelloyX高溫持久性能
3.3.1.1HastelloyX板材、棒材于標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)、精密鑄件于鑄態(tài)的持久強(qiáng)度見表3-6。
表3-6[2]
品種 | θ/℃ | σ10 | σ100 | σ200 | σ500 | σ1000 | σ2000 | σ5000 | σ10000 |
MPa | |||||||||
冷軋薄板 | 650 700 750 800 850 900 | 400 320 234 170 120 79 | 300 225 156 105 67 42 | 280 200 140 90 56 35 | 250 170 115 70 43 27 | 225 150 100 60 36 21 | 208 130 83 50 30 - | 184 110 66 39 - - | 168 95 56 32 - - |
棒材，90mm方坯、環(huán)形件 | 650 700 750 800 850 900 | - 350 260 190 140 105 | 340 240 180 130 92 66 | 305 220 160 110 82 58 | 260 190 135 98 68 48 | 232 170 120 863 60 40 | 207 150 105 76 52 - | 177 130 92 64 - - | 157 115 82 56 - - |
精密鑄件 | 650 700 750 800 850 900 | 436 320 230 165 120 88 | 302 215 150 110 78 58 | 270 190 135 96 70 52 | 234 165 115 82 60 45 | 209 145 100 72 54 40 | 189 130 90 65 48 37 | 162 110 78 56 42 - | 145 100 70 50 38 - |
注：根據(jù)熱強(qiáng)參數(shù)綜合曲線或持久應(yīng)力-壽命曲線確定。
3.3.1.2HastelloyX板材于1150℃固溶狀態(tài)的持久應(yīng)力-壽命曲線見圖3-4，棒材、環(huán)形件、90mm方坯于1180℃固溶狀態(tài)的持久應(yīng)力-壽命曲線見圖3-5，精鑄件于鑄態(tài)的持久應(yīng)力-壽命曲線見圖3-6。
3.3.1.3HastelloyX板材于1150℃固溶狀態(tài)、棒材、環(huán)形件、90mm方坯于1180℃固溶狀態(tài)、精鑄件于鑄造狀態(tài)的熱強(qiáng)參數(shù)綜合曲線分別見圖3-7～圖3-9。
3.3.1.4HastelloyX固溶溫度對(duì)冷軋薄板持久性能的影響見表3-7。
3.3.1.5HastelloyX時(shí)效后的持久性能見表3-8。
表3-7[3]
熔煉工藝 | 固溶處理規(guī)范 | 持久性能 | |||||
θ/℃ | t/min | 冷卻方式 | θ/℃ | σ/MPa | t/h | δ5/% | |
非真空感應(yīng)加電渣(δ1.0mm) | 1065 1120 1175 | 10 | 空冷 | 815 | 110 | 55.6 80.7 74.5 | 116 117 75 |
電弧爐加電渣(δ1.5mm) | 1120 1140 1160 1180 1200 | 12 | 空冷 | 815 | 110 | 49.0 56.6 53.5 51.3 46.8 | 70 60 50 36 41 |
表3-8
熔煉工藝 | 品種規(guī)格/mm | 時(shí)效規(guī)范 | 650℃持久性能 | 815℃持久性能 | |||||
θ/℃ | t/h | σ/MPa | t/h | δ5/% | σ/MPa | t/h | δ5/% | ||
電弧爐加電渣 | 板材（δ1.5） | 700 | 100 400 800 1000 | 294 | 205 204 203 189 | 78 71 78 79 | 110 | 52 50 49 50 | 66 64 61 61 |
800 | 100 400 800 1000 | 294 | 148 128 87 68 | 59 60 44 39 | 110 | 37 25 24 18 | 66 69 56 48 | ||
900 | 100 400 800 1000 | 294 | 133 78 55 21 | 61 41 31 14 | 110 | 33 22 18 13 | 61 55 64 48 | ||
續(xù)表3-8
熔煉工藝 | 品種規(guī)格/mm | 時(shí)效規(guī)范 | 650℃持久性能 | 815℃持久性能 | |||||
θ/℃ | t/h | σ/MPa | t/h | δ5/% | σ/MPa | t/h | δ5/% | ||
非真空感應(yīng)加電渣 | 棒材（d18） | 700 | 500 1000 2000 3000 | - | - | - | 103 | 171 170 157 161 | 85 79 45 24 |
800 | 500 1000 2000 | - | - | - | 103 | 147 168 144 | 53 61 66 | ||
注：時(shí)效前經(jīng)1150℃固溶，棒材經(jīng)1180℃固溶。
3.3.2HastelloyX高溫蠕變性能
3.3.2.1HastelloyX冷軋薄板和圓餅鍛件于標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的蠕變強(qiáng)度見表3-9。合金于不同溫度和應(yīng)力下的蠕變性能見表3-10。
表3-9[1]
品種 | θ/℃ | σ0.2/100/MPa | σ0.5/100/MPa | σ1.0/100/MPa |
冷軋薄板 | 800 900 | 45 19 | 60 23 | 67 28 |
圓餅鍛件 | 700 800 900 | 98 29 10 | - - - | - - - |
表3-10
熔煉工藝 | 品種規(guī)格/mm | 試樣狀態(tài) | θ/℃ | t/h | σ/MPa | εt/% | εtP/% | εe/% |
電弧爐加電渣 | 板材（δ1.5） | 固溶1150℃，空冷 | 650 | 100 | 147 118 | 0.3880 0.1382 | 0.3100 0.0725 | 0.0780 0.0657 |
750 | 78 49 | 0.8560 0.1490 | - 0.1220 | - 0.0270 | ||||
815 | 41 24.5 | 0.3910 0.1560 | 0.3663 0.1430 | 0.0252 0.0130 | ||||
900 | 19.6 9.8 | 0.4296 0.1390 | 0.4168 0.1360 | 0.0128 0.0030 | ||||
非真空感應(yīng)加電渣 | 90方坯 | 固溶1180℃，水冷 | 650 | 100 | 196 123 | 0.6130 0.1328 | 0.5016 0.0606 | 0.1114 0.0722 |
815 | 41 | 0.1662 | 0.1336 | 0.0326 | ||||
非真空感應(yīng)重熔后精鑄 | 精鑄試樣 | 鑄態(tài) | 650 | 100 | 118 98 | 0.2050 0.094 | 0.1640 0.038 | 0.0410 0.0560 |
815 | 59 39 | 1.5340 0.3530 | 1.5090 0.3280 | 0.0250 0.0250 |
3.3.2.2HastelloyXδ1.5mm板材于1150℃固溶狀態(tài)的高溫蠕變曲線見圖3-10～圖3-13。
3.3.2.3HastelloyX精密鑄件的高溫蠕變曲線見圖3-14和圖3-15。
3.4HastelloyX疲勞性能
3.4.1HastelloyX高周疲勞
3.4.1.1HastelloyX固溶溫度對(duì)冷軋薄板室溫彎曲振動(dòng)疲勞性能的影響見表3-11。
表3-11[3]
熔煉工藝 | 熱處理規(guī)范 | 疲勞性能 | |||||
θ/℃ | t/min | 冷卻方式 | θ/℃ | 頻率 | σ-1/MPa | N/周 | |
非真空感應(yīng)加電渣（δ1.0mm） | 1065 1120 1175 | 10 10 10 | 空冷 空冷 空冷 | 20 20 20 | 85 84 83 | 506 506 506 | 1.58?106 1.47?106 6.72?105 |
3.4.1.2HastelloyX板材于兩種固溶狀態(tài)的高溫疲勞強(qiáng)度見表3-12。
3.4.1.3HastelloyX圓餅鍛件高溫旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度見表3-13。
3.4.2HastelloyX特種疲勞
3.4.2.1HastelloyX供應(yīng)狀態(tài)δ1.5mm板材的熱疲勞性能見表3-14。
表3-12[4]
品種 | 固溶溫度/℃ | 疲勞強(qiáng)度(108)/MPa | ||
650℃ | 815℃ | 980℃ | ||
板材 | 1065 1175 | 290～310 - | 200～221 172 | 103～117 74 |
表3-13[1]表3-14[2]
θ/℃ | 800 | 900 | θ/℃ | 800?20 | 900?20 | |
σ-1/MPa | 216 | 147 | 生成0.5mm裂紋的熱疲勞周數(shù)N0.5/周 | 211 | 89 |
3.4.2.2HastelloyX固溶溫度對(duì)冷軋薄板熱疲勞性能的影響見表3-15。
3.5HastelloyX彈性性能
3.5.1HastelloyX彈性模量見表3-16。
表3-15[3]
熔煉方法 | 固溶處理規(guī)范 | 熱疲勞性能 | |||||
θ/℃ | t/min | 冷卻方式 | θ/℃ | 循環(huán)周次N/周 | 裂紋長(zhǎng)/mm | 熱變形/mm | |
非真空感應(yīng)加電渣(δ1.0mm) | 1065 1120 1175 | 10 | 空冷 | 815～20 | 200 | 0.68 0.68 0.61 | 0.68 1.01 0.82 |
表3-16
θ/℃ | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | |
ED/GPa | 板材 | 206 | 203 | 199 | 193 | 187 | 180 | 174 | 166 | 158 | 149 |
棒材 | 199 | 194 | 188 | 182 | 177 | 171 | 165 | 156 | 149 | 142 | |
鑄件 | 177 | 172 | - | 163 | 157 | 151 | 145 | 137 | 129 | 121 | |
四、HastelloyX組織結(jié)構(gòu)
4.1HastelloyX相變溫度
4.2HastelloyX時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.3HastelloyX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℃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。
4.3.2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、HastelloyX工藝性能與要求
5.1HastelloyX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。
5.2HastelloyX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。
5.2.1HastelloyX手工氬弧焊對(duì)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(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 | 直流正性 |
1.5＋1.5 | HHastelloyX HGH3113 | 1.2～1.6 | 50～70 | 12～15 | 1.8～2.2 | ||||
5.2.2HastelloyX自動(dòng)鎢脈沖氬弧焊對(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 |
5.2.3HastelloyX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(shí)間/s | 休止時(shí)間/s | 焊接速度/(m/min) | 電壓力/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 | ||
5.2.4HastelloyX點(diǎn)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(shí)間/s | 電壓力/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 | ||
5.2.5HastelloyX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(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 |
5.3HastelloyX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功能考核試驗(yàn)
七、HastelloyX使用建議
選用。
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