NimoNic PE13镍基变形高温合金物理及化学性能
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]
λ/（W/（m·℃））13.3817.9720.2722.4024.6226.7929.0531.1433.44
表2-2
c/(J(kg·℃))372.6372.6389.4456.4427.1452.2464.7515.0535.9561.0
表2-3[1]
θ/℃20～10020～20020～30020～40020～50020～60020～70020～80020～900
α/10-6℃-112.112.513.414.014.314.815.515.816.1
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
Q/（10-6m2/S））2.783.063.683.644.364.324.384.915.23
2.4 HastelloyX磁性能 合金无磁性。
2.5 HastelloyX化学性能
2.5.1 HastelloyX抗氧化性能 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]
p/（10-6Ω.M））1.181.201.211.221.241.251.261.271.29
表2-6[1]
θ/℃70080090010001100
氧化速率/（g/(m2·h））0.00230.0600.1170.2000.611
三、NimoNic PE13镍基变形高温合金力学性能
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℃持久性能其他性能
σP0.2/MPaσb/MPaδ5/%σ/MPat/hδ5/%
不小于
冷轧薄板
冷轧带材
冷拔管材
棒材
环形件
精铸件②310
310
310
275
275
200725
760②
690
690
690
38035
30①
25
30
30
10110
-
-
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、NimoNic PE13镍基变形高温合金组织结构
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℃长期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。因此合金在长期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、NimoNic PE13镍基变形高温合金工艺性能与要求
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℃±10℃，终锻温度不低于950℃；板坯热轧加热温度1150℃±10℃，终轧温度不低于850℃；环形件热轧加热温度1170℃±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。氩弧焊时推荐采用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)钨极直径/mm电源及极性
牌号直径/mm
HastelloyX＋HastelloyX1.0＋1.0供应状态或固溶状态HHastelloyX
HGH31131.2～1.6对接40～6010～131.6～2.0直流正极性
1.5＋1.5HHastelloyX
HGH31131.2～1.650～7012～151.8～2.2
5.2.2 HastelloyX自动钨极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
1.08.5
8.5
9.060
65
10020
22
283
3
3.52
2
23
3
30.25
0.2
0.23-
0.20
0.25
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)电极压力/kN
上下
HastelloyX＋HastelloyX1.0＋1.0固溶或供应状态5.57.00.14～0.180.14～0.220.34～0.400.25
1.5＋1.55.57.00.16～0.200.14～0.220.22～0.340.25
5.2.4 HastelloyX点焊规范见表5-4。
表5-4[5]
被焊材料厚度/mm焊前状态电极直径/mm焊接时间/s电极压力/kN单点抗剪强度/MPa正拉强度/MPa
上下
HastelloyX＋HastelloyX1.0＋1.0固溶或供应状态670.16～0.240.1～0.2≥9.35≥6.36
1.5＋1.5670.20～0.360.2～0.3≥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/MPat/h
氩弧焊1.5供应状态未处理HHastelloyX20
650
815800
586
337100
100
100-
294
110-
217.6
46.4
脉冲氩弧焊1.0供应状态未处理-20
650842
531100
90-
--
-
1.5供应状态未处理HSG-120
650826
581100
98-
294-
296.5
缝焊1.5供应状态未处理-20
650
815763
514
32596
91
100-
294
110-
214.2
48.6
5.3 HastelloyX零件热处理工艺板材制件固溶处理:1150℃±10℃，2～15miN，快速空冷。焊接件或火焰筒处理:980℃±10℃，60miN，空冷。机加工后除应力处理:870℃±10℃，30～60miN，空冷。零件稳定尺寸处理:760℃±10℃，2h，空冷。
NimoNic PE13 高温合金所具有的耐高温、耐腐蚀等性能主要取决于它的化学组成和组织结构， 以GH4169 镍基变形高温合金为例，可看出GH4169 合金中铌含量高，合金中的铌偏析程度与冶金工艺直接相关，GH4169 基体为Ni-Gr 固溶体，含Ni 质量分数在50%以上可以承受1 000℃ 左右高温，与美国牌号Inconel718 相似，合金由γ 基体相、δ 相、碳化物和强化相γ'和γ″相组成，GH4169 合金的化学元素与基体结构显示了其强大的力学性能，屈服强度与抗拉强度都优于45 钢数倍，塑性也要比45 钢好，稳定的晶格结构和大量强化因子构造了其优良的力学性能，高温合金由于其复杂、恶劣的工作环境，其加工表面完整性对于其性能的发挥具有非常重要的作用，但是高温合金是典型难加工材料，其微观强化项硬度高，加工硬化程度严重，并且其具有高抗剪切应力和低导热率，切削区域的切削力和切削温度高，在加工过程中经常出现加工表面质量低、刀具破损非常严重等问题，在一般切削条件下，高温合金表层会产生硬化层、残余应力、白层、黑层、晶粒变形层等过大的问题。
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