Сплав Alloy Hastelloy S®, UNS N06635 - высокотемпературный никелевый сплав

Hastelloy S, UNS N06635 - никелевый сплав по AMS 5711, AMS 5838, AMS 5869, AMS 5873

Hastelloy S, N06635 – официальный

Hastelloy S (UNS N06635) — это никель-кобальт-молибденовый сплав с добавлением вольфрама, алюминия и лантана для высокотемпературных применений. Он характеризуется превосходной термической стабильностью, отличной стойкостью к окислению до 1090 °C и низким коэффициентом теплового расширения. Он был разработан для применений, требующих сохранения свойств даже после длительного воздействия высокой температуры. Hastelloy S не теряет прочности после старения при температуре 430–870 °C.

Лантан — это редкоземельный металл, который повышает устойчивость никелевых сплавов к окислению.

Применение

Hastelloy S используется в элементах газовых турбин, например, в уплотнительных кольцах, где особенно важна низкая температурная расширяемость. Он также используется для соединения разнородных металлов.

 

Физические и механические свойства

Физические свойства при комнатной температуре:

• Плотность: 8,75 г/см³
• Ликвидус: 1335 °C
• Температура плавления: 1380 °C
• Удельное электрическое сопротивление: 1,28 мкОм·м

Коэффициент теплового расширения при повышенной температуре, от 20 °C до:

• 100 °C: 11,5 мкм/м⋅K
• 200 °C: 12,2 мкм/м⋅K
• 315 °C: 12,8 мкм/м⋅K
• 425 °C: 13,1 мкм/м⋅K
• 540 °C: 13,3 мкм/м⋅K
• 650 °C: 13,7 мкм/м⋅K
• 760 °C: 14,4 мкм/м⋅K
• 870 °C: 14,9 мкм/м⋅K
• 980 °C: 15,5 мкм/м⋅K
• 1090 °C: 16,0 мкм/м⋅K

Удельная теплоемкость:

• 0 °C: 398 Дж/кг⋅К
• 50 °C: 414 Дж/кг⋅К
• 100 °C: 427 Дж/кг⋅К
• 150 °C: 440 Дж/кг⋅К
• 200 °C: 448 Дж/кг⋅К
• 250 °C: 456 Дж/кг⋅К
• 300 °C: 465 Дж/кг⋅К
• 350 °C: 473 Дж/кг⋅К
• 400 °C: 477 Дж/кг⋅К
• 450 °C: 481 Дж/кг⋅К
• 500 °C: 490 Дж/кг⋅К
• 550 °C: 494 Дж/кг⋅К
• 600 °C: 498 Дж/кг⋅К
• 650 °C: 502 Дж/кг⋅К
• 700 °C: 594 Дж/кг⋅К
• 750 °C: 594 Дж/кг⋅К
• 800 °C: 590 Дж/кг⋅К
• 850 °C: 594 Дж/кг⋅К
• 900 °C: 594 Дж/кг⋅К
• 950 °C: 598 Дж/кг⋅К
• 1000 °C: 598 Дж/кг⋅К
• 1050 °C: 598 Дж/кг⋅К
• 1100 °C: 603 Дж/кг⋅К

Коэффициент выравнивания температур:

• 100 °C: 3,9 10^–6⋅м²/с
• 200 °C: 3,9 10^–6⋅м²/с
• 300 °C: 3,9 10^–6⋅m²/с
• 400 °C: 4,5 10^–6⋅м²/с
• 500 °C: 4,5 10^–6⋅м²/с
• 600 °C: 5,2 10^–6⋅м²/с
• 700 °C: 5,2 10^–6⋅м²/с
• 800 °C: 5,2 10^–6⋅м²/с
• 900 °C: 5,2 10^–6⋅м²/с
• 950 °C: 5,2 10⁻⁶ м²/с
• 1000 °C: 5,8 10^–6⋅м²/с

Модуль продольной упругости:

• 20 °C: 212 ГПа
• 360 °C: 194 ГПа
• 540 °C: 182 ГПа
• 650 °C: 174 ГПа
• 760 °C: 166 ГПа
• 815 °C: 161 ГПа
• 925 °C: 151 ГПа
• 1090 °C: 132 ГПа

Коэффициент теплопроводности:

• 200 °C: 14,0 Вт/м · K
• 300 °C: 16,1 Вт/м · K
• 400 °C: 17,9 Вт/м · K
• 500 °C: 19,5 Вт/м · K
• 600 °C: 21,0 Вт/м · K
• 700 °C: 26,1 Вт/м · K
• 800 °C: 26,1 Вт/м · K
• 900 °C: 26,1 Вт/м · K
• 950 °C: 27,1 Вт/м · K
• 1000 °C: 28,0 Вт/м · K

Температурная стабильность как твердость при комнатной температуре пластин из сплава Haynes S после отжига при заданной температуре в течение заданного времени:

• в состоянии после отжига: 57 HRA
• 425 °C, 1000 ч: 57 ИГРА
• 425 °C, 4000 ч: 52 ИГРА
• 425 °C, 8000 ч: 52 ИГРА
• 425 °C, 16000 ч: 56 ИГРА
• 540 °C, 1000 ч: 64 ИГРА
• 540 °C, 4000 ч: 63 ИГРА
• 540 °C, 8000 ч: 65 HRA
• 540 °C, 16000 ч: 67 ИГРА
• 650 °C, 1000 ч: 57 ИГРА
• 650 °C, 4000 ч: 55 HRA
• 650 °C, 8000 ч: 56 ИГРА
• 650 °C, 16000 ч: 57 ИГРА
• 760 °C, 1000 ч: 57 ИГРА
• 760 °C, 4000 ч: 56 ИГРА
• 760 °C, 8000 ч: 57 ИГРА
• 760 °C, 16000 ч: 57 ИГРА
• 870 °C, 1000 ч: 56 ИГРА
• 870 °C, 4000 ч: 56 ИГРА
• 870 °C, 8000 ч: 54 ИГРА
• 870 °C, 16000 ч: 54 ИГРА

Температурная стабильность как удлинение при комнатной температуре пластины из сплава Haynes S после отжига при заданной температуре в течение заданного времени:

• в состоянии после отжига: 54 %
• 425 °C, 1000 ч: 60 %
• 425 °C, 4000 ч: 60 %
• 425 °C, 8000 ч: 55 %
• 425 °C, 16000 ч: 56 %
• 540 °C, 1000 ч: 46 %
• 540 °C, 4000 ч: 44 %
• 540 °C, 8000 ч: 38 %
• 540 °C, 16000 ч: 39 %
• 650 °C, 1000 ч: 57 %
• 650 °C, 4000 ч: 54 %
• 650 °C, 8000 ч: 50 %
• 650 °C, 16000 ч: 49 %
• 760 °C, 1000 ч: 55 %
• 760 °C, 4000 ч: 52 %
• 760 °C, 8000 ч: 46 %
• 760 °C, 16000 ч: 47 %
• 870 °C, 1000 ч: 58 %
• 870 °C, 4000 ч: 56 %
• 870 °C, 8000 ч: 53 %
• 870 °C, 16000 ч: 56 %

Высокотемпературные прочностные свойства листов:

• 20 °C:
  • Предел текучести: 444 МПа
  • Прочность при растяжении: 844 МПа
  • Относительное удлинение: 49 %
• 540 °C:
  • Предел текучести: 338 МПа
  • Прочность при растяжении: 773 МПа
  • Относительное удлинение: 50 %
• 760 °C:
  • Предел текучести: 311 МПа
  • Прочность при растяжении: 574 МПа
  • Относительное удлинение: 70 %
• 870 °C:
  • Предел текучести: 218 МПа
  • Прочность при растяжении: 341 МПа
  • Относительное удлинение: 47 %
• 980 °C:
  • Предел текучести: 110 МПа
  • Прочность при растяжении: 193 МПа
  • Относительное удлинение: 46 %
• 1090 °C:
  • Предел текучести: 52 МПа
  • Прочность при растяжении: 110 МПа
  • Относительное удлинение: 75 %

Высокотемпературные прочные свойства плит:

• 20 °C:
  • Предел текучести: 383 МПа
  • Прочность при растяжении: 849 МПа
  • Относительное удлинение: 55 %
• 100 °C:
  • Предел текучести: 365 МПа
  • Прочность при растяжении: 814 МПа
  • Относительное удлинение: 60 %
• 200 °C:
  • Предел текучести: 331 МПа
  • Прочность при растяжении: 789 МПа
  • Относительное удлинение: 59 %
• 315 °C:
  • Предел текучести: 291 МПа
  • Прочность при растяжении: 756 МПа
  • Относительное удлинение: 63 %
• 425 °C:
  • Предел текучести: 297 МПа
  • Прочность при растяжении: 751 МПа
  • Относительное удлинение: 62 %
• 540 °C:
  • Предел текучести: 283 МПа
  • Прочность при растяжении: 727 МПа
  • Относительное удлинение: 61 %
• 760 °C:
  • Предел текучести: 271 МПа
  • Прочность при растяжении: 547 МПа
  • Относительное удлинение: 69 %
• 870 °C:
  • Предел текучести: 233 МПа
  • Прочность при растяжении: 363 МПа
  • Относительное удлинение: 57 %
• 980 °C:
  • Предел текучести: 135 МПа
  • Прочность при растяжении: 228 МПа
  • Относительное удлинение: 62 %
• 1090 °C:
  • Предел текучести: 61 МПа
  • Прочность при растяжении: 117 МПа
  • Относительное удлинение: 69 %

Разрывное напряжение для листов:

• 650 °C, 10 ч: 431 МПа
• 650 °C, 100 ч: 345 МПа
• 650 °C, 1000 ч: 262 МПа
• 730 °C, 10 ч: 269 МПа
• 730 °C, 100 ч: 194 МПа
• 730 °C, 1000 ч: 139 МПа
• 815 °C, 10 ч: 162 МПа
• 815 °C, 100 ч: 103 МПа
• 815 °C, 1000 ч: 68 МПа
• 930 °C, 10 ч: 66 МПа
• 930 °C, 100 ч: 40 МПа

Разрывное напряжение для плит:

• 650 °C, 10 ч: 552 МПа
• 650 °C, 100 ч: 400 МПа
• 650 °C, 1000 ч: 186 МПа
• 700 °C, 10 ч: 386 МПа
• 700 °C, 100 ч: 262 МПа
• 700 °C, 1000 ч: 110 МПа
• 730 °C, 10 ч: 262 МПа
• 730 °C, 100 ч: 169 МПа
• 730 °C, 1000 ч: 68 МПа
• 815 °C, 10 ч: 172 МПа
• 815 °C, 100 ч: 110 МПа
• 815 °C, 1000 ч: 40 МПа
• 870 °C, 10 ч: 114 МПа
• 870 °C, 100 ч: 68 МПа
• 870 °C, 1000 ч: 21 МПа

Временная стойкость к ползучести при максимальном удлинении 0,5% для листов:

• 650 °C, 10 ч: 345 МПа
• 650 °C, 100 ч: 245 МПа
• 650 °C, 1000 ч: 165 МПа
• 730 °C, 10 ч: 172 МПа
• 730 °C, 100 ч: 112 МПа
• 730 °C, 1000 ч: 72 МПа
• 815 °C, 10 ч: 81 МПа
• 815 °C, 100 ч: 48 МПа

Временная стойкость к ползучести при максимальном удлинении 0,5% для плит:

• 650 °C, 10 ч: 372 МПа
• 650 °C, 100 ч: 255 МПа
• 650 °C, 1000 ч: 131 МПа
• 705 °C, 10 ч: 200 МПа
• 705 °C, 100 ч: 114 МПа
• 705 °C, 1000 ч: 62 МПа
• 760 °C, 10 ч: 117 МПа
• 760 °C, 100 ч: 63 МПа
• 760 °C, 1000 ч: 33 МПа
• 815 °C, 10 ч: 69 МПа
• 815 °C, 100 ч: 39 МПа
• 815 °C, 1000 ч: 21 МПа
• 870 °C, 10 ч: 43 МПа
• 870 °C, 100 ч: 24 МПа
• 870 °C, 100 ч: 13 МПа

Устойчивость к коррозии

Отличная стойкость к окислению до 1090 °C.

Результаты испытаний статического окисления в течение 1008 часов в движущемся воздухе:

• 980 °C:
  • Потеря металла: 0,005 мм
  • Глубина проникновения: 0,012 мм
• 1095 °C:
  • Потеря металла: 0,011 мм
  • Максимальная глубина проникновения в металл: 0,067 мм
• 1150 °C:
  • Потеря металла: 0,026 мм
  • Максимальная глубина проникновения в металл: 0,067 мм

Термическая обработка, пластическая обработка и механическая обработка

Стандартные рекомендуемые параметры эксплуатации и термообработки:

• Термическая обработка: 1145-870 °C
• Финишная обработка горячим способом: 1050-815 °C
• Перегрев: 1066 °C

Hastelloy S может подвергаться холодной и горячей ковке. Горячая ковка должна проводиться в два этапа: сначала ковка в диапазоне температур от 1145 до 870 °C до достижения 80 % уменьшения сечения, а затем завершение оставшихся 20 % в диапазоне от 1040 до 815 °C.

Благодаря термической стабильности сплава скорость охлаждения после отжига может быть практически любой.

Сварка

Достаточная свариваемость вручную и автоматически.