镍基变形高温合*号：hastelloyx/uns no6002中国牌号：gh3536/gh536/gh22/gh334/gh739/sg-5法国牌号：nc22fed德国牌号：nicr22femo英国牌号：nimonic pe13一、hastelloyx 概述hastelloyx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。1.1 hastelloyx 材料牌号 hastelloyx1.2 hastelloyx 相近牌号 gh3536,gh536,gh22,gh334,gh739,sg-5(中国)，uns no6002，nc22fed（法国）， nicr22femo（德 国），nimonic pe13（英国）1.3 hastelloyx 材料的技术标准1.4 hastelloyx 化学成分 见表1-1。表1-1 %
c cr
ni
co
w
mo
al
ti
fe
b
cu
mn
si
p
s
不大于
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
0.010
0.50
1.00
1.00
0.025
0.015
注：b按计算量加入、不分析。1.5 hastelloyx 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。1.6 hastelloyx 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。1.7 hastelloyx 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。1.8 hastelloyx 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、hastelloyx 物理及化学性能2.1 hastelloyx 热性能2.1.1 hastelloyx 熔化温度范围 1295～1381℃[1]。2.1.2 hastelloyx 热导率 见表2-1。2.1.3 hastelloyx 比热容 见表2-2。2.1.4 hastelloyx 线膨胀系数 见表2-3。2.1.5 hastelloyx 合金铸件的热扩散率 见表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
2.2 hastelloyx密度 ρ=8.28g/cm3[1]。2.3 hastelloyx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
2.4 hastelloyx磁性能 合金无磁性。2.5 hastelloyx化学性能2.5.1 hastelloyx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[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
310310310275275200
725760②690690690380
3530①25303010
110--105105-
24--2424-
8.0--10.010.0-
弯曲180°弯曲180°液压、扩口hbs≤241hbs≤241hbs≤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、hastelloyx 组织结构4.1 hastelloyx相变温度4.2 hastelloyx时间-温度-组织转变曲线4.3 hastelloyx合金组织结构4.3.1 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。4.3.2 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、 hastelloyx 工艺性能与要求5.1 hastelloyx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。5.2 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*采用hhastelloyx或hgh3113焊丝。5.2.1 hastelloyx手工氩弧焊对接规范见表5-1。表5-1[5]
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
hhastelloyxhgh3113
1.2～1.6
对接
40～60
10～13
1.6～2.0
直流正性
1.5＋1.5
hhastelloyxhgh3113
1.2～1.6
50～70
12～15
1.8～2.2
5.2.2 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
1.01.21.5
固溶
-hgh-1hgh-1
-1.01.0
8.58.59.0
6065100
202228
333.5
222
333
0.250.20.23
-0.200.25
5.2.3 hastelloyx缝焊规范见表5-3。表5-3[5]
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
5.2.4 hastelloyx点焊规范见表5-4。表5-4[5]
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
5.2.5 hastelloyx焊接接头的力学性能见表5-5。表5-5[6]
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
20650815
800586337
100100100
-294110
-217.646.4
脉冲氩弧焊
1.0
供应状态
未处理
-
20650
842531
10090
--
--
1.5
供应状态
未处理
hsg-1
20650
826581
10098
-294
-296.5
缝焊
1.5
供应状态
未处理
-
20650815
763514325
9691100
-294110
-214.248.6
5.3 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。
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