HastelloyX哈氏合金

一、名稱(如果有材料需求可以與上海墨鉅QQ:3114698976聯(lián)系)
HastellyX，又名Hastelloy alloyX.
二、概述
Hastelloy X是一種含鐵、鉻較高的固溶強(qiáng)化型鎳基高溫合金，具有較好的抗高溫氧化性能，其成型性和高溫持久性能也較好，在790℃以上還具有一定的高溫強(qiáng)度，是制造燃燒室部件比較合適的材料，工作溫度可達(dá)980℃，短時(shí)工作可達(dá)1090℃。在650~980℃長期高溫時(shí)效有一定程度的時(shí)效硬化現(xiàn)象，成型性有所下降。合金還具有較好的鑄造性能，適于精密鑰造，也可砂鑄，但主要用作各種變形材料，尤其是板材。目前，HastelloyX是美國噴氣發(fā)動機(jī)生產(chǎn)中用量最大的高溫合金之一。
三、化學(xué)成分
表11.1化學(xué)成分，%

鑄件可到0.20.
四、品種
薄板，厚板，棒材，線材，管材，鍛件和鑄件．變形材料在固溶或退火狀態(tài)下使用，鑄件則在鑄態(tài)下使用.+
五、熱處理制度
1160~1190℃固溶或退火，快速空冷或水淬.
保溫時(shí)間∶每3毫米保溫15分鐘;薄板不超過30分鐘;棒材，鍛件每25毫米保溫1小時(shí)。
六、物理化學(xué)性能
1.密度：8.23（13472787990）
2.熔化溫度：1288℃
3.導(dǎo)熱率（圖11.1），與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
4.熱膨脹系數(shù)（圖11.2），與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
5.比熱（圖11.3），與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
6.抗氧化和抗腐蝕性能
合金在1205℃以下具有很好的抗氧化性能，在1095℃干燥空氣中加熱100小時(shí)后重量基本不變．在1180℃以下耐還原氣氛和中性氣氛的性能也很突出.合金表面形成不剝落的氧化薄膜，從而提高了合金的耐熱性。合金在1095℃的氧化數(shù)據(jù)示于圖11.4.
合金的抗腐蝕性能比其他的含鉻含鉬合金好。1180℃退火的板材在硝酸-氫氟酸溶液中置一小時(shí)后的腐蝕情況如下∶
表11.2合金在硝酸-氫氟酸溶液中放置1小時(shí)后的腐蝕情況
機(jī)械性能（表11.3~11.5）（134-7278-7990）
表11.3AMS*規(guī)定的機(jī)械性能
表11.4通用電氣公司規(guī)定的薄板拉伸性能
表11.5通用電氣公司規(guī)定的薄板拉伸性能
1.室溫機(jī)械性能
（1）拉伸性能和彎曲性能（表11.6~11.7;圖11.5），與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
表11.6薄板的典型拉伸數(shù)據(jù)態(tài)
表11.7薄板的室溫彎曲數(shù)據(jù)，與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
圖11.5冷軋壓下量對薄板拉伸性能的影響
圖11.6試驗(yàn)溫度對板材拉伸性能的影響
2.不同溫度的機(jī)械性能
AMS5390規(guī)定:在810-820℃（試驗(yàn)前保溫30分鐘）的技伸度不小于24.6公斤/立方毫米，延伸率最小為12%（試樣工作段長度為25.4毫米，拉伸速度為1.1-1.6毫米/分鐘）
（1）拉伸性能（圖11.6~11.12），與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
圖11.7試驗(yàn)溫度對棒材拉伸性能的影響
圖11.8 試驗(yàn)溫度對管材拉伸性能的影響
圖11.9 試驗(yàn)溫度對砂型鑄造試棒和精密
圖11.10熱處理制度對薄板拉伸性能的影響，與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
圖11.11溫度對薄板拉伸性能的影響
圖11.12 棒材的高溫壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線
（2）壓縮性能（圖11.12~11.13）
圖11.13試驗(yàn)溫度對棒材壓縮屈服強(qiáng)度的影響
圖11.14 試驗(yàn)溫度對棒材剪切強(qiáng)度的影響，與我們聯(lián)系021-67898711可索取圖表哦
剪切性能（圖11.14）
沖擊性能（圖11.15）
圖11.15低溫對合金沖擊強(qiáng)度的影響
（5）承受強(qiáng)度（圖11.16）
圖11.16溫度對合金承受強(qiáng)度的影響
3.持久和蠕變性能（圖11.17~11.22）
AMS5536D規(guī)定，在815-820℃，10.5公斤/平方毫米應(yīng)力下;持久壽命不低于24小時(shí);在10.5-17.5公斤/平方毫米應(yīng)力下，破斷后的持久延伸率不小于8%（試樣工作段長度為50毫米）
另外，AMS5754D規(guī)定，在815-820℃，10.5公斤/平方毫米應(yīng)力下，持久壽命不低于24小時(shí);在17.5公斤/平方毫米應(yīng)力下，破斷后的持久延伸率不小于10%（試樣工作段長度為直徑的4倍）.
圖11.17薄板在650~980℃的蠕變曲線（總應(yīng)變），與我們聯(lián)系021-67899882可索取圖表哦
圖11.19板材和捧材在650-980℃下的持久性能
圖11.18精密鑄件在650~900℃的蠕變曲線（總應(yīng)變）
圖11.20精密鑄件在650一980℃下的持久性能
4.疲勞性能（圖11.23~11.31）
圖11.22工廠退火板材的拉遜-米勒持久強(qiáng)度控制曲線
圖11.23工廠退火（1180℃）薄板的彎曲疲勞曲線與我們聯(lián)系021-67899882可索取圖表哦
圖11.24不同爐號工廠退火（1065℃）板材的高溫疲勞曲線
圖11.28工廠退火（1180℃）板材光滑試樣在815℃的應(yīng)力范圍圖
圖11.25工廠退火和應(yīng)力時(shí)效狀態(tài)的板材在815℃下的反復(fù)彎曲疲勞曲線
圖11.27工廠退火（1180℃）板材光滑
圖11.29工廠退火（1180℃）板材光滑試樣在
圖11.30工廠退火（1180℃）薄板（表面為軋態(tài)）的反復(fù)彎曲疲勞
圖11.31母材和Chem-Miled材的室溫反復(fù)彎曲疲勞性能與我們聯(lián)系021-67899882可索取圖表哦
5.彈性性能（圖11.32~11.34）
圖11.33試驗(yàn)溫度對薄板拉伸模量和壓縮模量的影響
圖11.32合金的彈性模量
圖11.34棒材的典型室溫正切模
八、工藝
合金系采用普通電爐冶煉。若采用非真空冶煉加電渣重熔，或真空感應(yīng)加電渣重熔，可提高合金純度，改善合金的機(jī)械性能。合金的開鍛溫度為1180~1200℃，終鍛溫度為1040℃。開始鍛造要輕錘快鍛，待鑄態(tài)組織破壞后可用較重錘鍛造．Hastcloy X具有良好的鑄造性能因此，也適宜于精密鑄造。合金的室溫塑性很好，故通常在室溫成型。成型時(shí)所需設(shè)備功率比成型奧氏體鋼要稍大一些.在多次成型過程中每次成型之后要進(jìn)行固溶處理（退火），因?yàn)楹辖鹪谕嘶馉顟B(tài)的成型性最好。零件成型后應(yīng)在1180℃固溶處理7~10分鐘，然后快速冷卻。
合金能夠用各種熔焊法進(jìn)行焊接，包括一般電弧焊，惰性氣體鎢極焊，惰性氣體金屬極焊，埋弧焊。焊接前焊接表面必須徹底除銹。焊接要在退火狀態(tài)下進(jìn)行，焊接過程中應(yīng)使焊區(qū)可能存在的應(yīng)力減至最小，并用盡可能低的焊接參數(shù)和充分的保護(hù)氣流。如果采用適當(dāng)工藝和使用釬焊合金，則合金也能夠進(jìn)行釬焊。采用電阻焊時(shí)，要求采取特殊的工藝措施。點(diǎn)焊時(shí)要用較長的點(diǎn)焊時(shí)間，并采用水冷以保證焊接質(zhì)量并避免結(jié)晶偏析。滾焊時(shí)要有間斷，以防發(fā)生裂紋和過度扭曲．厚度小于3毫米的薄板最好用惰性氣體鎢極焊，而厚度大于3毫米的板材最好用惰性氣體金屬極焊。
圖11.35HastelloyX高溫長期受熱后的室溫拉伸性能
九、組織
hastelloy x是含有大量鐵并以大量鉬和少量鎢進(jìn)行固溶強(qiáng)化的鎳基合金，組織比較簡單但經(jīng)長期高溫時(shí)效后，組織和拉伸性能都發(fā)生變化。在565和620℃經(jīng)長期時(shí)效后，室溫拉伸性能有明顯的變化;由圖11-35可以看出，在565℃隨著時(shí)效時(shí)間的延長，延伸率逐漸下降,5200小時(shí)后下降到12%。時(shí)間再延長，塑性又有回升現(xiàn)象，拉伸強(qiáng)度則無顯著變化,屈服強(qiáng)度開始略有升高，然后保持不變。
應(yīng)力時(shí)效對薄板室溫和高溫拉伸性能的影響見表11.8.從表11.8可以看出，在1公斤/平方毫米應(yīng)力下時(shí)效500小時(shí)后，室溫強(qiáng)度變化不大，而室溫塑性顯著下降.高溫強(qiáng)度和塑性則均無明顯變化.
觀察565℃長期時(shí)效后的試樣，發(fā)現(xiàn)晶界有網(wǎng)狀析出物，析出物的厚度隨時(shí)效時(shí)間的延長而增加（圖11.36）。時(shí)效試樣拉伸斷口表面萃取復(fù)膜的電子顯微組織示于圖11.37.斷口-部分是塑性的穿晶斷裂，（墨11鉅特殊鋼）一部分是沿晶界的脆性斷裂。長期時(shí)效后晶界上出現(xiàn)沉淀，斷口表面被大小均勻的析出物所覆蓋。時(shí)效5200小時(shí)的試樣經(jīng)X射線衍射和電子衍射證明，晶界析出物是而心結(jié)構(gòu)的M6C，它們在晶界呈寬而連續(xù)的網(wǎng)狀，是造成脆性斷裂的主要原因.時(shí)效1000小時(shí)的試樣的組織與5200小時(shí)的相似，在更高的放大倍數(shù)下，在晶界附近還發(fā)現(xiàn)有很細(xì)的析出物（圖11.38）。這種析出物尚未弄清楚，但對合金的性能沒有響。
表11.8薄板的拉伸性能
圖11.36HastelloyX的顯微組織與我們聯(lián)系021-67899882可索取圖表哦
圖11.37HastelyX在565℃時(shí)效不同時(shí)間后的斷口表面
圖11.38HastelloyX在565℃時(shí)效10，200小時(shí)后電子顯微組織
從圖11.35可以看出，延長在620℃下的時(shí)效時(shí)間，則強(qiáng)度升高而塑性很快下降．這可能與晶界施性網(wǎng)狀折出物（墨+鉅特殊鋼）形成較快和晶內(nèi)細(xì)小析出物促使屈服強(qiáng)度提高有關(guān)、上海墨-鉅指出，細(xì)小的晶內(nèi)析出物也是MC．這種長期時(shí)效而析出的細(xì)小M，C是hastelloy X合金強(qiáng)化的主要因素.X射線分析還證明，合金在760℃時(shí)效1025小時(shí)后有Laves相（13472787990），在930℃時(shí)效10小時(shí)后則有呈魏氏組織的σ相（Cr~Mo），另外，高溫長期加熱后基體中還有成分為（NiCrFe），（MoWSi）。的μ相.在620℃經(jīng)3000小時(shí)時(shí)效后的組織見圖11.39
圖11.39hastelloy X在620℃時(shí)效3000小時(shí)后的顯微組織
研究hastelloy X和類似合金中高溫長期時(shí)效后析出物的影響證明，合金在較低溫度長期時(shí)效后，性能變化的原因是由于存在著局部預(yù)沉淀現(xiàn)象造成的，
十、用途
Hastelloy X是Hastelloy B和Hastelloy C合金的變種，含戰(zhàn)略合金元素較少，提高了鐵含量，降低了鉬含量，因此成本較低。同時(shí)由于抗氧化性好，容易加工成各種尺寸的板材、棒材、線材、管材和環(huán)件等，故得到廣泛使用，由于它的鑄造性能好，也可以用作鑄件，是美國用量較大的合金之一．典型用途包括噴氣發(fā)動機(jī)的各種板材部件，導(dǎo)向葉片，尾錐體，集流環(huán)部件，燃燒室內(nèi)襯，渦流排氣管，加力燃燒室部件等．用于燃燒室時(shí)可在980℃使用，短時(shí)工作可到1090℃。設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮使用空氣冷卻以保持材料的工作溫度盡可能低，防止受火焰沖擊變形而引起早期破壞，hastelloy X還可作蜂窩結(jié)構(gòu)材料，核子反應(yīng)堆燃料外套等。
近來美國制造的發(fā)動機(jī)火焰筒廣泛使用HastelloyX合金.由于這種合金含鉻高，抗氧化性好，成形性和焊接性能都適合火焰筒加工的要求。六十年代的發(fā)動機(jī)如T53-L-13，T55-L-11，J79-GE-8，JT3D-1，JU3D-3，JT-3D-3B，JT4D-9，JT4D-11，JT8D，JT9D，TF39等均用Hastelloyx 作火焰筒、燃燒噴管及其他高溫部件，如在JT3D-1、3發(fā)動機(jī)上用Hastelloy X作渦輪排氣機(jī)匣和渦輪第一級隔圈;在T55-L-11型渦輪發(fā)動機(jī)上用HastelloyX軋制成翼形帶材和薄板作三、四級導(dǎo)向葉片．在奧林普斯593噴氣發(fā)動機(jī)反推力擋板內(nèi)層結(jié)構(gòu)和受燃?xì)鉀_擊的表面均采用HatelloyX.
參考文獻(xiàn)
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