Hastelloy-X
Chengxin
美国标准
ASTM B436:这是 Hastelloy - X 棒材的主要美国标准,规定了棒材的化学成分、力学性能等要求。其对应 UNS 编号为 N06002 ,明确了合金的基本成分范围,如镍(Ni)余量,铬(Cr)20.5 - 23.0%,铁(Fe)17.0 - 20.0%,钼(Mo)8.0 - 10.0% 等。
AMS 5754:航空航天领域常用标准,对棒材的质量和性能有更严格的要求,以满足航空发动机等高温部件的使用。
中国标准
GB/T 15008:对应中国牌号 GH3536,棒材的化学成分和性能与 ASTM 标准下的 Hastelloy - X 基本一致,但在某些杂质元素的控制上可能更为严格,以适应国内的使用需求。
欧洲标准
EN 10269:德国等欧洲国家遵循的标准,对应牌号为 NiCr22FeMo(W.Nr. 2.4613),在棒材的尺寸公差、表面质量等方面有其独特的规定。
力学性能
室温强度:Hastelloy - X 棒材在室温下具有较高的抗拉强度和屈服强度,一般抗拉强度≥655MPa,屈服强度≥275MPa,延伸率≥30%,能够承受较大的外力作用。
高温强度:在高温环境下,如 900℃时,屈服强度仍能达到约 180MPa,并且在 1000℃长期暴露后仍能保持一定的塑性,适合在高温条件下承受一定的载荷。
耐腐蚀性能
抗氧化性:棒材在高温下能形成致密的氧化膜,具有良好的抗氧化性能,可在 1200℃的氧化环境中使用,有效防止材料被氧化腐蚀。
抗还原性腐蚀:对盐酸、硫酸等还原性酸在一定浓度和温度下具有较好的耐受性,同时也能抵抗含硫气体等还原性介质的腐蚀。
抗应力腐蚀开裂:相比一些奥氏体不锈钢,Hastelloy - X 棒材具有更好的抗应力腐蚀开裂性能,在复杂的应力和腐蚀环境下能保持较好的稳定性。
物理性能
密度:约为 8.36g/cm³,相对较高的密度使得棒材具有一定的重量和强度。
热膨胀系数:在不同温度区间有一定的变化,但总体热膨胀系数适中,这使得棒材在温度变化较大的环境中使用时,能减少因热胀冷缩引起的尺寸变化和应力集中。
热加工
加热温度:热加工时,棒材的加热温度一般在 1150 - 1180℃,在此温度范围内,材料具有良好的塑性,便于进行锻造、轧制等加工操作。
冷却方式:热加工后需快速冷却,以避免碳化物析出,影响棒材的性能。例如,锻造后的棒材可采用空冷或水冷的方式进行快速冷却。
冷加工
加工性能:Hastelloy - X 棒材具有较好的冷加工性能,可进行冷镦、冷拔等加工操作。但由于其强度较高,冷加工过程中需要较大的加工力,并且可能需要进行中间退火处理,以消除加工硬化。
退火工艺:冷变形后的棒材通常需要进行固溶退火处理,退火温度一般为 1177℃左右,保温一定时间后快速冷却,以恢复材料的塑性和性能。
焊接工艺
焊接方法:适合采用 TIG(钨极惰性气体保护焊)、MIG(熔化极惰性气体保护焊)等焊接方法。焊接时需采用低热输入,以减少热影响区的范围和焊接变形。
焊接材料:一般选用与母材成分相近的焊接材料,如 AWS A5.14 ERNiCrMo - 3 焊丝或 GB/T 15620 HGH3536 焊丝,以保证焊接接头的性能与母材相当。
焊后处理:焊接后一般无需进行特殊的热处理,但要注意避免在低温(如 800℃)下长时间停留,以防 σ 相析出导致材料脆化。
航空航天
航空发动机部件:如燃烧室的支撑棒、尾喷管的连接棒等,在高温、高压和强腐蚀的环境下工作,Hastelloy - X 棒材的高温强度和耐腐蚀性能能够满足其使用要求。
航天飞行器热防护系统:在飞行器重返大气层时,棒材可用于热防护结构的支撑和连接,承受高温气流的冲刷和热应力。
能源领域
工业炉:作为加热元件的支撑棒、炉内的导轨等,在高温炉内长期使用,能抵抗高温氧化和渗碳、氮化等腐蚀。
核电设备:在核电的高温气冷堆中,可用于热交换器的拉杆、支撑结构等部件,承受高温和辐射环境。
化工领域
石化反应器:如 PTA(精对苯二甲酸)氧化塔内的搅拌轴、支撑棒等,在有机酸和高温的腐蚀环境下保持稳定。
化工管道连接:用于连接高温、耐腐蚀的化工管道,确保管道系统的密封性和可靠性。
化学成分分析:采用光谱分析等方法对棒材的化学成分进行精确检测,确保各元素含量符合相应标准的要求。
力学性能测试:进行室温拉伸试验、高温拉伸试验、硬度测试等,评估棒材的力学性能是否满足使用要求。
无损检测:如超声波检测、磁粉检测等,检测棒材内部是否存在裂纹、气孔等缺陷,保证棒材的质量和安全性。
金相检验:观察棒材的金相组织,检查是否存在异常的组织形态,如碳化物析出、σ 相形成等,确保棒材的性能稳定。
美国标准
ASTM B436:这是 Hastelloy - X 棒材的主要美国标准,规定了棒材的化学成分、力学性能等要求。其对应 UNS 编号为 N06002 ,明确了合金的基本成分范围,如镍(Ni)余量,铬(Cr)20.5 - 23.0%,铁(Fe)17.0 - 20.0%,钼(Mo)8.0 - 10.0% 等。
AMS 5754:航空航天领域常用标准,对棒材的质量和性能有更严格的要求,以满足航空发动机等高温部件的使用。
中国标准
GB/T 15008:对应中国牌号 GH3536,棒材的化学成分和性能与 ASTM 标准下的 Hastelloy - X 基本一致,但在某些杂质元素的控制上可能更为严格,以适应国内的使用需求。
欧洲标准
EN 10269:德国等欧洲国家遵循的标准,对应牌号为 NiCr22FeMo(W.Nr. 2.4613),在棒材的尺寸公差、表面质量等方面有其独特的规定。
力学性能
室温强度:Hastelloy - X 棒材在室温下具有较高的抗拉强度和屈服强度,一般抗拉强度≥655MPa,屈服强度≥275MPa,延伸率≥30%,能够承受较大的外力作用。
高温强度:在高温环境下,如 900℃时,屈服强度仍能达到约 180MPa,并且在 1000℃长期暴露后仍能保持一定的塑性,适合在高温条件下承受一定的载荷。
耐腐蚀性能
抗氧化性:棒材在高温下能形成致密的氧化膜,具有良好的抗氧化性能,可在 1200℃的氧化环境中使用,有效防止材料被氧化腐蚀。
抗还原性腐蚀:对盐酸、硫酸等还原性酸在一定浓度和温度下具有较好的耐受性,同时也能抵抗含硫气体等还原性介质的腐蚀。
抗应力腐蚀开裂:相比一些奥氏体不锈钢,Hastelloy - X 棒材具有更好的抗应力腐蚀开裂性能,在复杂的应力和腐蚀环境下能保持较好的稳定性。
物理性能
密度:约为 8.36g/cm³,相对较高的密度使得棒材具有一定的重量和强度。
热膨胀系数:在不同温度区间有一定的变化,但总体热膨胀系数适中,这使得棒材在温度变化较大的环境中使用时,能减少因热胀冷缩引起的尺寸变化和应力集中。
热加工
加热温度:热加工时,棒材的加热温度一般在 1150 - 1180℃,在此温度范围内,材料具有良好的塑性,便于进行锻造、轧制等加工操作。
冷却方式:热加工后需快速冷却,以避免碳化物析出,影响棒材的性能。例如,锻造后的棒材可采用空冷或水冷的方式进行快速冷却。
冷加工
加工性能:Hastelloy - X 棒材具有较好的冷加工性能,可进行冷镦、冷拔等加工操作。但由于其强度较高,冷加工过程中需要较大的加工力,并且可能需要进行中间退火处理,以消除加工硬化。
退火工艺:冷变形后的棒材通常需要进行固溶退火处理,退火温度一般为 1177℃左右,保温一定时间后快速冷却,以恢复材料的塑性和性能。
焊接工艺
焊接方法:适合采用 TIG(钨极惰性气体保护焊)、MIG(熔化极惰性气体保护焊)等焊接方法。焊接时需采用低热输入,以减少热影响区的范围和焊接变形。
焊接材料:一般选用与母材成分相近的焊接材料,如 AWS A5.14 ERNiCrMo - 3 焊丝或 GB/T 15620 HGH3536 焊丝,以保证焊接接头的性能与母材相当。
焊后处理:焊接后一般无需进行特殊的热处理,但要注意避免在低温(如 800℃)下长时间停留,以防 σ 相析出导致材料脆化。
航空航天
航空发动机部件:如燃烧室的支撑棒、尾喷管的连接棒等,在高温、高压和强腐蚀的环境下工作,Hastelloy - X 棒材的高温强度和耐腐蚀性能能够满足其使用要求。
航天飞行器热防护系统:在飞行器重返大气层时,棒材可用于热防护结构的支撑和连接,承受高温气流的冲刷和热应力。
能源领域
工业炉:作为加热元件的支撑棒、炉内的导轨等,在高温炉内长期使用,能抵抗高温氧化和渗碳、氮化等腐蚀。
核电设备:在核电的高温气冷堆中,可用于热交换器的拉杆、支撑结构等部件,承受高温和辐射环境。
化工领域
石化反应器:如 PTA(精对苯二甲酸)氧化塔内的搅拌轴、支撑棒等,在有机酸和高温的腐蚀环境下保持稳定。
化工管道连接:用于连接高温、耐腐蚀的化工管道,确保管道系统的密封性和可靠性。
化学成分分析:采用光谱分析等方法对棒材的化学成分进行精确检测,确保各元素含量符合相应标准的要求。
力学性能测试:进行室温拉伸试验、高温拉伸试验、硬度测试等,评估棒材的力学性能是否满足使用要求。
无损检测:如超声波检测、磁粉检测等,检测棒材内部是否存在裂纹、气孔等缺陷,保证棒材的质量和安全性。
金相检验:观察棒材的金相组织,检查是否存在异常的组织形态,如碳化物析出、σ 相形成等,确保棒材的性能稳定。