HastelloyX镍铬铁合金材料及其实验

A. HastelloyX概述

上海淞钢实业HastelloyX又名HastelloyalloyX。HastelloyX是Ni-Cr-Fe系線基高温合金，固溶强化型铸造合金，目前西门子和通用公司研制的F级燃气轮机燃烧室使用的便HastelloyX[4].Haynes230是美国哈氏公司研发的新型Ni-Cr-W系镍基高温合金，该合金结合了固溶强化和碳化物弥散强化两种强化机理，具有优异的高温强度、热稳定性及抗氧化、抗氮化性能，是未来G/H级燃气轮机燃烧室的最佳候选材料.目前，HastelloyX是美国喷气发动机生产中用量大的高温合金之一。

B. 上海淞钢实业HastelloyX化学成分

C. HastelloyX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

D. HastelloyX物理化学性能

1.HastelloyX密度：8.23g/cm3。

2.HastelloyX熔化温度：1288℃

E. 淞钢HastelloyX实验

目前，对Haynes230合金材料的性能国外已有研究，但国内相关报道很少，国产化Haynes230的铸造工艺及组织进行了相关研究[6]，但合金性能上仍存在较大差距，对于Haynes230和HastelloyX激光焊接的研究报道则更少，因此，其激光焊接的组织性能目前尚不明确.文中对Hastelloy和Haynes230合金板材行激光焊接试验，并对焊态及焊后固溶处理的接头组织性能进行分析讨论.

（1）淞钢试验方法

试验采用材料为HastelloyX和Haynes230的板材，为铸造合金冷轧后1100°c固溶成形，板材厚度2mm,其成分如表1所示

每种合金取两个试样，一个进行焊后固溶处理，另一个无焊后热处理，进行对比试验，对两种合金板材进行激光自熔焊接试验，Haynes230在1170°C下固溶处理40min,HastelloyX在1150°C下固溶处理40min.激光器采用IPG公司产生的YLS-10000超高功率光纤激器.两种合金激光焊接功率、速率、离焦量均相同，只有焊后固溶处理的温度稍有差别.将这4个条件下的试样编号为Al，A2，Bl，B2，不同试样对应的焊接工艺参数如表2所示.

在万能试验机上用测试件测试常温拉伸和弯曲性能，采用FM-800显微硬度计测试接头的硬度分布，用OLYMPUSBX51M型金相显微镜（0M)、日本电子配置能谱仪的扫描电子显微镜（SEM)进行金相观察，并用EDAXOctanePro型能谱仪（EDS)对相的成分进行分析.JEM-2011透射电子显微镜（TEM)试验采用双喷减薄（电压10V，温度-20°C，电解液位5%的高氯酸乙醇溶液)作析出相分析.

F. 用途

HastelloyX是HastelloyB和HastelloyC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℃。设计用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。HastelloyX还可作蜂窝结构材料，核子反应堆燃料外套等。