Alloy Hastelloy S®, UNS N06635 - wysokotemperaturowy stop niklu

Hastelloy S, UNS N06635 - stop niklu według AMS 5711, AMS 5838, AMS 5869, AMS 5873

Hastelloy S, N06635 – opis

Hastelloy S (UNS N06635) to stop niklowo-kobaltowo-molibdenowy z dodatkiem wolframu, aluminium i lantanu do zastosowań wysokotemperaturowych. Charakteryzuje się doskonałą stabilnością termiczną, znakomitą odpornością na utlenianie do 1090°C oraz niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej. Został opracowany do zastosowań wymagających zachowania własności nawet po długotrwałej ekspozycji na wysoką temperaturę. Hastelloy S nie traci wytrzymałości po starzeniu w temperaturze 430–870°C.

Lantan jest metalem ziem rzadkich, który podnosi odporność stopów niklu na utlenianie.

Zastosowanie

Hastelloy S jest stosowany w elementach turbin gazowych, na przykłąd pierścieniach uszczelniających, gdzie szczególnie przydatna jest niska rozszerzalność temperaturowa. Jest też stosowany do łączenia niejednorodnych metali.

Własności fizyczne i mechaniczne

Własności fizyczne w temperaturze pokojowej:

• Gęstość: 8,75 g/cm³
• Likwidus: 1335 °C
• Solidus: 1380 °C
• Opór elektryczny właściwy: 1,28 μΩ·m

Współczynnik rozszerzalności cieplnej w podwyższonej temperaturze, od 20°C do:

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

Ciepło właściwe:

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

Współczynnik wyrównania temperatur:

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

Moduł sprężystości wzdłużnej:

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

Współczynnik przewodzenia ciepła:

• 200°C: 14.0 W/m · K
• 300°C: 16,1 W/m · K
• 400°C: 17,9 W/m · K
• 500°C: 19,5 W/m · K
• 600°C: 21,0 W/m · K
• 700°C: 26,1 W/m · K
• 800°C: 26,1 W/m · K
• 900°C: 26,1 W/m · K
• 950°C: 27,1 W/m · K
• 1000°C: 28,0 W/m · K

Stabilność temperaturowa jako twardość w temperaturze pokojowej płyty ze stopu Haynes S po wygrzewaniu w danej temperaturze przez dany czas:

• w stanie po wyżarzaniu: 57 HRA
• 425°C, 1000h: 57 HRA
• 425°C, 4000h: 52 HRA
• 425°C, 8000h: 52 HRA
• 425°C, 16000h: 56 HRA
• 540°C, 1000h: 64 HRA
• 540°C, 4000h: 63 HRA
• 540°C, 8000h: 65 HRA
• 540°C, 16000h: 67 HRA
• 650°C, 1000h: 57 HRA
• 650°C, 4000h: 55 HRA
• 650°C, 8000h: 56 HRA
• 650°C, 16000h: 57 HRA
• 760°C, 1000h: 57 HRA
• 760°C, 4000h: 56 HRA
• 760°C, 8000h: 57 HRA
• 760°C, 16000h: 57 HRA
• 870°C, 1000h: 56 HRA
• 870°C, 4000h: 56 HRA
• 870°C, 8000h: 54 HRA
• 870°C, 16000h: 54 HRA

Stabilność temperaturowa jako wydłużenie w temperaturze pokojowej płyty ze stopu Haynes S po wygrzewaniu w danej temperaturze przez dany czas:

• w stanie po wyżarzaniu: 54 %
• 425°C, 1000h: 60 %
• 425°C, 4000h: 60 %
• 425°C, 8000h: 55 %
• 425°C, 16000h: 56 %
• 540°C, 1000h: 46 %
• 540°C, 4000h: 44 %
• 540°C, 8000h: 38 %
• 540°C, 16000h: 39 %
• 650°C, 1000h: 57 %
• 650°C, 4000h: 54 %
• 650°C, 8000h: 50 %
• 650°C, 16000h: 49 %
• 760°C, 1000h: 55 %
• 760°C, 4000h: 52 %
• 760°C, 8000h: 46 %
• 760°C, 16000h: 47 %
• 870°C, 1000h: 58 %
• 870°C, 4000h: 56 %
• 870°C, 8000h: 53 %
• 870°C, 16000h: 56 %

Wysokotemperaturowe własności wytrzymałościowe blach:

• 20°C:
  • Granica plastyczności: 444 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 844 MPa
  • Wydłużenie: 49 %
• 540°C:
  • Granica plastyczności: 338 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 773 MPa
  • Wydłużenie: 50 %
• 760°C:
  • Granica plastyczności: 311 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 574 MPa
  • Wydłużenie: 70 %
• 870°C:
  • Granica plastyczności: 218 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 341 MPa
  • Wydłużenie: 47 %
• 980°C:
  • Granica plastyczności: 110 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 193 MPa
  • Wydłużenie: 46 %
• 1090°C:
  • Granica plastyczności: 52 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 110 MPa
  • Wydłużenie: 75 %

Wysokotemperaturowe własności wytrzymałościowe płyt:

• 20°C:
  • Granica plastyczności: 383 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 849 MPa
  • Wydłużenie: 55 %
• 100°C:
  • Granica plastyczności: 365 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 814 MPa
  • Wydłużenie: 60 %
• 200°C:
  • Granica plastyczności: 331 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 789 MPa
  • Wydłużenie: 59 %
• 315°C:
  • Granica plastyczności: 291 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 756 MPa
  • Wydłużenie: 63 %
• 425°C:
  • Granica plastyczności: 297 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 751 MPa
  • Wydłużenie: 62 %
• 540°C:
  • Granica plastyczności: 283 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 727 MPa
  • Wydłużenie: 61 %
• 760°C:
  • Granica plastyczności: 271 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 547 MPa
  • Wydłużenie: 69 %
• 870°C:
  • Granica plastyczności: 233 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 363 MPa
  • Wydłużenie: 57 %
• 980°C:
  • Granica plastyczności: 135 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 228 MPa
  • Wydłużenie: 62 %
• 1090°C:
  • Granica plastyczności: 61 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 117 MPa
  • Wydłużenie: 69 %

Naprężenie zrywające dla blach:

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

Naprężenie zrywające dla płyt:

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

Czasowa wytrzymałość na pełzanie przy maksymalnym wydłużeniu 0,5%, dla blach:

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

Czasowa wytrzymałość na pełzanie przy maksymalnym wydłużeniu 0,5%, dla płyt:

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

Odporność na korozję

Doskonała odporność na utlenianie aż do 1090°C.

Wyniki testów statycznego utleniania trwającego 1008h w ruchomym powietrzu:

• 980°C:
  • Utrata metalu: 0,005 mm
  • Głębokość penetracji: 0,012 mm
• 1095°C:
  • Utrata metalu: 0,011 mm
  • Najgłębsza penetracja metalu: 0,067 mm
• 1150°C:
  • Utrata metalu: 0,026 mm
  • Najgłębsza penetracja metalu: 0,067 mm

Obróbka cieplna, plastyczna i obróbka skrawaniem

Standardowe zalecane parametry pracy i obróbki cieplnej:

• Obróbka na gorąco: 1145-870 °C
• Wykańczająca obróbka na gorąco: 1050-815 °C
• Wyżarzanie przesycające: 1066°C

Hastelloy S może być kuto na zimno i na gorąco. Kucie na gorąco powinno odbywać się w dwóch etapach: najpierw kucie w zakresie temperatur od 1145 do 870°C aż do uzyskania 80% redukcji przekroju, a następnie dokończenie pozostałych 20% w zakresie od 1040 do 815°C.

Ze względu na stabilność termiczną stopu, szybkość chłodzenia po wyżarzaniu jest właściwie dowolna.

Spawanie

Dostateczna spawalność manualnie i automatycznie.