哈氏合金HASTELLOY

HastelloyX哈氏合金

一、名稱(如果有材料需求可以與上海墨鉅QQ:3114698976聯系)
HastellyX，又名Hastelloy alloyX.
二、概述
Hastelloy X是一種含鐵、鉻較高的固溶強化型鎳基高溫合金，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度，是制造燃燒室部件比較合適的材料，工作溫度可達980℃，短時工作可達1090℃。在650~980℃長期高溫時效有一定程度的時效硬化現象，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是美國噴氣發動機生產中用量最大的高溫合金之一。
三、化學成分
表11.1化學成分，%

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下使用，鑄件則在鑄態下使用.+
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。
六、物理化學性能
1.密度：8.23（13472787990）
2.熔化溫度：1288℃
3.導熱率（圖11.1），與我們聯系021-67898711可索取圖表哦
4.熱膨脹系數（圖11.2），與我們聯系021-67898711可索取圖表哦
5.比熱（圖11.3），與我們聯系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℃的氧化數據示于圖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小時后的腐蝕情況
機械性能（表11.3~11.5）（134-7278-7990）
表11.3AMS*規定的機械性能
表11.4通用電氣公司規定的薄板拉伸性能
表11.5通用電氣公司規定的薄板拉伸性能
1.室溫機械性能
（1）拉伸性能和彎曲性能（表11.6~11.7;圖11.5），與我們聯系021-67898711可索取圖表哦
表11.6薄板的典型拉伸數據態
表11.7薄板的室溫彎曲數據，與我們聯系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試驗溫度對板材拉伸性能的影響
2.不同溫度的機械性能
AMS5390規定:在810-820℃（試驗前保溫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），與我們聯系021-67898711可索取圖表哦
圖11.7試驗溫度對棒材拉伸性能的影響
圖11.8 試驗溫度對管材拉伸性能的影響
圖11.9 試驗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 棒材的高溫壓縮應力-應變曲線
（2）壓縮性能（圖11.12~11.13）
圖11.13試驗溫度對棒材壓縮屈服強度的影響
圖11.14 試驗溫度對棒材剪切強度的影響，與我們聯系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低溫對合金沖擊強度的影響
（5）承受強度（圖11.16）
圖11.16溫度對合金承受強度的影響
3.持久和蠕變性能（圖11.17~11.22）
AMS5536D規定，在815-820℃，10.5公斤/平方毫米應力下;持久壽命不低于24小時;在10.5-17.5公斤/平方毫米應力下，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規定，在815-820℃，10.5公斤/平方毫米應力下，持久壽命不低于24小時;在17.5公斤/平方毫米應力下，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（總應變），與我們聯系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℃的應力范圍圖
圖11.25工廠退火和應力時效狀態的板材在815℃下的反復彎曲疲勞曲線
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）的反復彎曲疲勞
圖11.31母材和Chem-Miled材的室溫反復彎曲疲勞性能與我們聯系021-67899882可索取圖表哦
5.彈性性能（圖11.32~11.34）
圖11.33試驗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，或真空感應加電渣重熔，可提高合金純度，改善合金的機械性能。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。成型時所需設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行固溶處理（退火），因為合金在退火狀態的成型性最好。零件成型后應在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。焊接要在退火狀態下進行，焊接過程中應使焊區可能存在的應力減至最小，并用盡可能低的焊接參數和充分的保護氣流。如果采用適當工藝和使用釬焊合金，則合金也能夠進行釬焊。采用電阻焊時，要求采取特殊的工藝措施。點焊時要用較長的點焊時間，并采用水冷以保證焊接質量并避免結晶偏析。滾焊時要有間斷，以防發生裂紋和過度扭曲．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行固溶強化的鎳基合金，組織比較簡單但經長期高溫時效后，組織和拉伸性能都發生變化。在565和620℃經長期時效后，室溫拉伸性能有明顯的變化;由圖11-35可以看出，在565℃隨著時效時間的延長，延伸率逐漸下降,5200小時后下降到12%。時間再延長，塑性又有回升現象，拉伸強度則無顯著變化,屈服強度開始略有升高，然后保持不變。
應力時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/平方毫米應力下時效500小時后，室溫強度變化不大，而室溫塑性顯著下降.高溫強度和塑性則均無明顯變化.
觀察565℃長期時效后的試樣，發現晶界有網狀析出物，析出物的厚度隨時效時間的延長而增加（圖11.36）。時效試樣拉伸斷口表面萃取復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。長期時效后晶界上出現沉淀，斷口表面被大小均勻的析出物所覆蓋。時效5200小時的試樣經X射線衍射和電子衍射證明，晶界析出物是而心結構的M6C，它們在晶界呈寬而連續的網狀，是造成脆性斷裂的主要原因.時效1000小時的試樣的組織與5200小時的相似，在更高的放大倍數下，在晶界附近還發現有很細的析出物（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系021-67899882可索取圖表哦
圖11.37HastelyX在565℃時效不同時間后的斷口表面
圖11.38HastelloyX在565℃時效10，200小時后電子顯微組織
從圖11.35可以看出，延長在620℃下的時效時間，則強度升高而塑性很快下降．這可能與晶界施性網狀折出物（墨+鉅特殊鋼）形成較快和晶內細小析出物促使屈服強度提高有關、上海墨-鉅指出，細小的晶內析出物也是MC．這種長期時效而析出的細小M，C是hastelloy X合金強化的主要因素.X射線分析還證明，合金在760℃時效1025小時后有Laves相（13472787990），在930℃時效10小時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3000小時時效后的組織見圖11.39
圖11.39hastelloy X在620℃時效3000小時后的顯微組織
研究hastelloy X和類似合金中高溫長期時效后析出物的影響證明，合金在較低溫度長期時效后，性能變化的原因是由于存在著局部預沉淀現象造成的，
十、用途
Hastelloy X是Hastelloy B和Hastelloy C合金的變種，含戰略合金元素較少，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動機的各種板材部件，導向葉片，尾錐體，集流環部件，燃燒室內襯，渦流排氣管，加力燃燒室部件等．用于燃燒室時可在980℃使用，短時工作可到1090℃。設計中應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還可作蜂窩結構材料，核子反應堆燃料外套等。
近來美國制造的發動機火焰筒廣泛使用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。六十年代的發動機如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發動機上用Hastelloy X作渦輪排氣機匣和渦輪第一級隔圈;在T55-L-11型渦輪發動機上用HastelloyX軋制成翼形帶材和薄板作三、四級導向葉片．在奧林普斯593噴氣發動機反推力擋板內層結構和受燃氣沖擊的表面均采用HatelloyX.
參考文獻
略。。