HastelloyX
材料牌号：Hastelloy X哈氏合金
牌号：UNS NO6002
德国牌号：NiCr22FeMo
英国牌号：Nimonic PE13
一、Hastelloy X（N06002）哈氏合金概述：
1、Hastelloy X（N06002）哈氏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高温部件，在900℃以下使用，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（N06002）哈氏合金化学成分：见表1-1。
表1-1
| C≤ | Si≤ | Mn≤ | P≤ | S≤ | Cr≥ | Ni≥ | Mo≥ | Cu≤ |
| 0.05-0.15 | 1.00 | 1.00 | 0.025 | 0.015 | 20.5-23.0 | 余量 | 8.0-10.0 | 0.50 |
| N≤ | Al≤ | Ti≤ | Fe≤ | Co≤ | V≤ | W≤ | B≤ | |
| - | 0.50 | 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（N06002）哈氏合金热处理制度：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℃&plun;15℃，空冷或更快冷却；带材：1065～1105℃，快速冷却。
4、Hastelloy X（N06002）哈氏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（N06002）哈氏合金熔炼与铸造工艺：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。
6、Hastelloy X（N06002）哈氏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为广泛的应用，我国主要用于制造燃烧室部件和热端部件以及蜂窝结构等。合金在高温下使用后有一定的时效硬化现象。
二、Hastelloy X（N06002）哈氏合金的物理及化学性能：
1、Hastelloy X（N06002）合金熔化温度范围：1295～1381℃
2、Hastelloy X（N06002）合金热导率：见表2-1
3、Hastelloy X（N06002）合金比热容：表2-2
4、Hastelloy X（N06002）合金线膨胀系数：见表2-3
5、Hastelloy X（N06002）合金铸件的热扩散率：见表2-4
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 |
表2-2
| θ/℃ | 17 | 100 | 200 | 280 | 408 | 500 | 700 | 800 | 900 |
| c/(J(kg·℃)) | 372.6 | 372.6 | 389.4 | 456.4 | 427.1 | 452.2 | 515.0 | 535.9 | 561.0 |
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 |
6、Hastelloy X（N06002）密度：ρ=8.28g/cm3
7、Hastelloy X（N06002）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 |
8、Hastelloy X（N06002）磁性能：合金无磁性。
9、Hastelloy X（N06002）化学性能：见表3-1
10、Hastelloy X（N06002）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 | 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
| 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（N06002）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 | 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（N06002）合金组织结构：
1、Hastelloy X（N06002）合金金相变温度
2、Hastelloy X（N06002）合金时间-温度-组织转变曲线
3、Hastelloy X（N06002）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℃时效后主要析出相为M12C和M3B2，同时也伴有微量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。因此合金在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（N06002）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℃&plun;10℃，终锻温度不低于950℃；板坯热轧加热温度1150℃&plun;10℃，终轧温度不低于850℃；环形件热轧加热温度1170℃&plun;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) | 钨直径/mm | 电源 及性 | |
| 牌号 | 直径/mm | ||||||||
| HastelloyX＋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 正性 |
| 1.5＋1.5 | HHastelloyX HGH3113 | 1.2～1.6 | 50～70 | 12～15 | 1.8～2.2 | ||||
(2)HastelloyX自动钨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) | 电压力/kN | |
| 上 | 下 | |||||||
| HastelloyX＋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 | 5.5 | 7.0 | 0.16-0.20 | 0.14-0.22 | 0.22-0.34 | 0.25 | ||
(4)HastelloyX点焊规范见表5-4
表5-4
| 被焊材料 | 厚度/mm | 焊前状态 | 电直径/mm | 焊接时间/s | 电压力/kN | 单点抗剪强度/MPa | 正拉强度/MPa | |
| 上 | 下 | |||||||
| HastelloyX＋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 | 6 | 7 | 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 | 供应状态 | 未处理 | - | 20 650 | 842 531 | 100 90 | - - | - - |
| 1.5 | 供应状态 | 未处理 | HSG-1 | 20 650 | 826 581 | 100 98 | - 294 | - 296.5 | |
| 缝焊 | 1.5 | 供应状态 | 未处理 | - | 20 650 815 | 763 514 325 | 96 91 100 | - 294 110 | - 214.2 48.6 |
3、HastelloyX零件热处理工艺：板材制件固溶处理：1150℃&plun;10℃，2～15min，快速空冷。焊接件或火焰筒处理：980℃&plun;10℃，60min，空冷。机加工后除应力处理：870℃&plun;10℃，30～60min，空冷。零件稳定尺寸处理：760℃&plun;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。