哈氏合金HASTELLOY

HastelloyX哈氏合金

一、名称(如果有材料需求可以与上海墨钜QQ:3114698976联系)
HastellyX，又名Hastelloy alloyX.
二、概述
Hastelloy X是一种含铁、铬较高的固溶强化型镍基高温合金，具有较好的抗高温氧化性能，其成型性和高温持久性能也较好，在790℃以上还具有一定的高温强度，是制造燃烧室部件比较合适的材料，工作温度可达980℃，短时工作可达1090℃。在650~980℃长期高温时效有一定程度的时效硬化现象，成型性有所下降。合金还具有较好的铸造性能，适于精密钥造，也可砂铸，但主要用作各种变形材料，尤其是板材。目前，HastelloyX是美国喷气发动机生产中用量最大的高温合金之一。
三、化学成分
表11.1化学成分，%

铸件可到0.20.
四、品种
薄板，厚板，棒材，线材，管材，锻件和铸件．变形材料在固溶或退火状态下使用，铸件则在铸态下使用.+
五、热处理制度
1160~1190℃固溶或退火，快速空冷或水淬.
保温时间∶每3毫米保温15分钟;薄板不超过30分钟;棒材，锻件每25毫米保温1小时。
六、物理化学性能
1.密度：8.23（13472787990）
2.熔化温度：1288℃
3.导热率（图11.1），与我们联系021-67898711可索取图表哦
4.热膨胀系数（图11.2），与我们联系021-67898711可索取图表哦
5.比热（图11.3），与我们联系021-67898711可索取图表哦
6.抗氧化和抗腐蚀性能
合金在1205℃以下具有很好的抗氧化性能，在1095℃干燥空气中加热100小时后重量基本不变．在1180℃以下耐还原气氛和中性气氛的性能也很突出.合金表面形成不剥落的氧化薄膜，从而提高了合金的耐热性。合金在1095℃的氧化数据示于图11.4.
合金的抗腐蚀性能比其他的含铬含钼合金好。1180℃退火的板材在硝酸-氢氟酸溶液中置一小时后的腐蚀情况如下∶
表11.2合金在硝酸-氢氟酸溶液中放置1小时后的腐蚀情况
机械性能（表11.3~11.5）（134-7278-7990）
表11.3AMS*规定的机械性能
表11.4通用电气公司规定的薄板拉伸性能
表11.5通用电气公司规定的薄板拉伸性能
1.室温机械性能
（1）拉伸性能和弯曲性能（表11.6~11.7;图11.5），与我们联系021-67898711可索取图表哦
表11.6薄板的典型拉伸数据态
表11.7薄板的室温弯曲数据，与我们联系021-67898711可索取图表哦
图11.5冷轧压下量对薄板拉伸性能的影响
图11.6试验温度对板材拉伸性能的影响
2.不同温度的机械性能
AMS5390规定:在810-820℃（试验前保温30分钟）的技伸度不小于24.6公斤/立方毫米，延伸率最小为12%（试样工作段长度为25.4毫米，拉伸速度为1.1-1.6毫米/分钟）
（1）拉伸性能（图11.6~11.12），与我们联系021-67898711可索取图表哦
图11.7试验温度对棒材拉伸性能的影响
图11.8 试验温度对管材拉伸性能的影响
图11.9 试验温度对砂型铸造试棒和精密
图11.10热处理制度对薄板拉伸性能的影响，与我们联系021-67898711可索取图表哦
图11.11温度对薄板拉伸性能的影响
图11.12 棒材的高温压缩应力-应变曲线
（2）压缩性能（图11.12~11.13）
图11.13试验温度对棒材压缩屈服强度的影响
图11.14 试验温度对棒材剪切强度的影响，与我们联系021-67898711可索取图表哦
剪切性能（图11.14）
冲击性能（图11.15）
图11.15低温对合金冲击强度的影响
（5）承受强度（图11.16）
图11.16温度对合金承受强度的影响
3.持久和蠕变性能（图11.17~11.22）
AMS5536D规定，在815-820℃，10.5公斤/平方毫米应力下;持久寿命不低于24小时;在10.5-17.5公斤/平方毫米应力下，破断后的持久延伸率不小于8%（试样工作段长度为50毫米）
另外，AMS5754D规定，在815-820℃，10.5公斤/平方毫米应力下，持久寿命不低于24小时;在17.5公斤/平方毫米应力下，破断后的持久延伸率不小于10%（试样工作段长度为直径的4倍）.
图11.17薄板在650~980℃的蠕变曲线（总应变），与我们联系021-67899882可索取图表哦
图11.19板材和捧材在650-980℃下的持久性能
图11.18精密铸件在650~900℃的蠕变曲线（总应变）
图11.20精密铸件在650一980℃下的持久性能
4.疲劳性能（图11.23~11.31）
图11.22工厂退火板材的拉逊-米勒持久强度控制曲线
图11.23工厂退火（1180℃）薄板的弯曲疲劳曲线与我们联系021-67899882可索取图表哦
图11.24不同炉号工厂退火（1065℃）板材的高温疲劳曲线
图11.28工厂退火（1180℃）板材光滑试样在815℃的应力范围图
图11.25工厂退火和应力时效状态的板材在815℃下的反复弯曲疲劳曲线
图11.27工厂退火（1180℃）板材光滑
图11.29工厂退火（1180℃）板材光滑试样在
图11.30工厂退火（1180℃）薄板（表面为轧态）的反复弯曲疲劳
图11.31母材和Chem-Miled材的室温反复弯曲疲劳性能与我们联系021-67899882可索取图表哦
5.弹性性能（图11.32~11.34）
图11.33试验温度对薄板拉伸模量和压缩模量的影响
图11.32合金的弹性模量
图11.34棒材的典型室温正切模
八、工艺
合金系采用普通电炉冶炼。若采用非真空冶炼加电渣重熔，或真空感应加电渣重熔，可提高合金纯度，改善合金的机械性能。合金的开锻温度为1180~1200℃，终锻温度为1040℃。开始锻造要轻锤快锻，待铸态组织破坏后可用较重锤锻造．Hastcloy X具有良好的铸造性能因此，也适宜于精密铸造。合金的室温塑性很好，故通常在室温成型。成型时所需设备功率比成型奥氏体钢要稍大一些.在多次成型过程中每次成型之后要进行固溶处理（退火），因为合金在退火状态的成型性最好。零件成型后应在1180℃固溶处理7~10分钟，然后快速冷却。
合金能够用各种熔焊法进行焊接，包括一般电弧焊，惰性气体钨极焊，惰性气体金属极焊，埋弧焊。焊接前焊接表面必须彻底除锈。焊接要在退火状态下进行，焊接过程中应使焊区可能存在的应力减至最小，并用尽可能低的焊接参数和充分的保护气流。如果采用适当工艺和使用钎焊合金，则合金也能够进行钎焊。采用电阻焊时，要求采取特殊的工艺措施。点焊时要用较长的点焊时间，并采用水冷以保证焊接质量并避免结晶偏析。滚焊时要有间断，以防发生裂纹和过度扭曲．厚度小于3毫米的薄板最好用惰性气体钨极焊，而厚度大于3毫米的板材最好用惰性气体金属极焊。
图11.35HastelloyX高温长期受热后的室温拉伸性能
九、组织
hastelloy x是含有大量铁并以大量钼和少量钨进行固溶强化的镍基合金，组织比较简单但经长期高温时效后，组织和拉伸性能都发生变化。在565和620℃经长期时效后，室温拉伸性能有明显的变化;由图11-35可以看出，在565℃随着时效时间的延长，延伸率逐渐下降,5200小时后下降到12%。时间再延长，塑性又有回升现象，拉伸强度则无显著变化,屈服强度开始略有升高，然后保持不变。
应力时效对薄板室温和高温拉伸性能的影响见表11.8.从表11.8可以看出，在1公斤/平方毫米应力下时效500小时后，室温强度变化不大，而室温塑性显著下降.高温强度和塑性则均无明显变化.
观察565℃长期时效后的试样，发现晶界有网状析出物，析出物的厚度随时效时间的延长而增加（图11.36）。时效试样拉伸断口表面萃取复膜的电子显微组织示于图11.37.断口-部分是塑性的穿晶断裂，（墨11钜特殊钢）一部分是沿晶界的脆性断裂。长期时效后晶界上出现沉淀，断口表面被大小均匀的析出物所覆盖。时效5200小时的试样经X射线衍射和电子衍射证明，晶界析出物是而心结构的M6C，它们在晶界呈宽而连续的网状，是造成脆性断裂的主要原因.时效1000小时的试样的组织与5200小时的相似，在更高的放大倍数下，在晶界附近还发现有很细的析出物（图11.38）。这种析出物尚未弄清楚，但对合金的性能没有响。
表11.8薄板的拉伸性能
图11.36HastelloyX的显微组织与我们联系021-67899882可索取图表哦
图11.37HastelyX在565℃时效不同时间后的断口表面
图11.38HastelloyX在565℃时效10，200小时后电子显微组织
从图11.35可以看出，延长在620℃下的时效时间，则强度升高而塑性很快下降．这可能与晶界施性网状折出物（墨+钜特殊钢）形成较快和晶内细小析出物促使屈服强度提高有关、上海墨-钜指出，细小的晶内析出物也是MC．这种长期时效而析出的细小M，C是hastelloy X合金强化的主要因素.X射线分析还证明，合金在760℃时效1025小时后有Laves相（13472787990），在930℃时效10小时后则有呈魏氏组织的σ相（Cr~Mo），另外，高温长期加热后基体中还有成分为（NiCrFe），（MoWSi）。的μ相.在620℃经3000小时时效后的组织见图11.39
图11.39hastelloy X在620℃时效3000小时后的显微组织
研究hastelloy X和类似合金中高温长期时效后析出物的影响证明，合金在较低温度长期时效后，性能变化的原因是由于存在着局部预沉淀现象造成的，
十、用途
Hastelloy X是Hastelloy B和Hastelloy C合金的变种，含战略合金元素较少，提高了铁含量，降低了钼含量，因此成本较低。同时由于抗氧化性好，容易加工成各种尺寸的板材、棒材、线材、管材和环件等，故得到广泛使用，由于它的铸造性能好，也可以用作铸件，是美国用量较大的合金之一．典型用途包括喷气发动机的各种板材部件，导向叶片，尾锥体，集流环部件，燃烧室内衬，涡流排气管，加力燃烧室部件等．用于燃烧室时可在980℃使用，短时工作可到1090℃。设计中应考虑使用空气冷却以保持材料的工作温度尽可能低，防止受火焰冲击变形而引起早期破坏，hastelloy X还可作蜂窝结构材料，核子反应堆燃料外套等。
近来美国制造的发动机火焰筒广泛使用HastelloyX合金.由于这种合金含铬高，抗氧化性好，成形性和焊接性能都适合火焰筒加工的要求。六十年代的发动机如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、燃烧喷管及其他高温部件，如在JT3D-1、3发动机上用Hastelloy X作涡轮排气机匣和涡轮第一级隔圈;在T55-L-11型涡轮发动机上用HastelloyX轧制成翼形带材和薄板作三、四级导向叶片．在奥林普斯593喷气发动机反推力挡板内层结构和受燃气冲击的表面均采用HatelloyX.
参考文献
略。。