主な特徴

HASTELLOY® S (UNS N06635) 合金は、ユニークな特性の組み合わせを持ったニッケル基耐熱合金です。この合金は優れた熱安定性、低熱膨張特性および2000℉(1093℃)までの優れた耐熱性を有しています。加えて、この合金は良好な高温および熱疲労強度を有しています。S合金は、800~1600℉(427~871℃)の温度で時効した後も強度および延性を保っています。

S合金は、長期間の曝露後も、部品が強度、延性、および冶金学的健全性を保持しなければならない厳しい周期的な加熱条件を含む用途向けに開発されました。この合金は、低熱膨張係数も重要なガスタービンエンジンのシールリングとして広く使用されています。

HATELLOY® S 合金は、厚板、薄板、帯板、ビレット、棒、ワイヤ、パイプ、およびチューブの形態で入手できます。

S合金の全ての鍛造形態は、指定されない限り、溶体化熱処理した状態で供給されます。標準的な熱処理は1950℉(1066℃)で行い、続いて空気または水素で冷却します。この合金は非常に安定しているので、冷却速度が遅い炉冷から急速な氷塩水冷まで変わっても、機械的特性には実質的に影響しません。

HASTELLOY® S合金は容易に鍛造することができ、延性が優れていることから冷間加工が可能です。この合金は、ガスタングステンアーク溶接(GTAW)、ガスメタルアーク溶接(GMAW)などの手動および自動溶接方法の両方で溶接することができます。鍛造は最終20%の断面減少までで、2100℉(1149℃)~1600℉(871℃)の温度で実施する必要があります。最終20%の断面減少は、約1900℉(1038℃)~1500℉(816℃)で行う必要があります。

*この合金に関して技術的なご質問がある場合は、当社の技術支援チームにご連絡ください。

標準組成

重量 %
ニッケル:Ni Balance
コバルト:Co 2 max.
クロム:Cr 16
モリブデン:Mo 15
鉄:Fe 3 max.
ケイ素:Si 0.4
マンガン:Mn 0.5
炭素:C 0.02 max.
アルミニウム:Al 0.25
ホウ素:B 0.015 max.
ランタン:La 0.02
タングステン:W 1 max.

物理的特性

物理的特性 英国単位 メートル単位
密度 72°F
0.316 lb/in3
22°C
8.75 g/cm3
溶融温度 2435-2516°F - 1335-1380°C -
電気抵抗 77°F 50.4a µohm-in 25°C 1.28a µohm-m
熱伝導率 392°F
97 Btu-in/ft2-hr-°F
200°C 14.0 W/m-°C
572°F
112 Btu-in/ft2-hr-°F
300°C 16.1 W/m-°C
752°F
124 Btu-in/ft2-hr-°F
400°C 17.9 W/m-°C
932°F
135 Btu-in/ft2-hr-°F
500°C 19.5 W/m-°C
1112°F
146 Btu-in/ft2-hr-°F
600°C 21.0 W/m-°C
1292°F
181 Btu-in/ft2-hr-°F
700°C 26.1 W/m-°C
1472°F
181 Btu-in/ft2-hr-°F
800°C 26.1 W/m-°C
1652°F
181 Btu-in/ft2-hr-°F
900°C 26.1 W/m-°C
1742°F
188 Btu-in/ft2-hr-°F
950°C 27.1 W/m-°C
1832°F
194 Btu-in/ft2-hr-°F
1000°C 28.0 W/m-°C
熱拡散率y 212°F
0.006 in2/s
100°C
3.9 x 10-6m2/s
392°F
0.006 in2/s
200°C
3.9 x 10-6m2/s
572°F
0.006 in2/s
300°C
3.9 x 10-6m2/s
752°F
0.007 in2/s
400°C
4.5 x 10-6m2/s
932°F
0.007 in2/s
500°C
4.5 x 10-6m2/s
1112°F
0.008 in2/s
600°C
5.2 x 10-6m2/s
1292°F
0.008 in2/s
700°C
5.2 x 10-6m2/s
1472°F
0.008 in2/s
800°C
5.2 x 10-6m2/s
1652°F
0.008 in2/s
900°C
5.2 x 10-6m2/s
1742°F
0.008 in2/s
950°C
5.2 x 10-6m2/s
1832°F
0.009 in2/s
1000°C
5.8 x 10-6m2/s
比熱 32°F 0.095 Btu/lb-°F 0°C 398 J/kg-°C
122°F 0.099 Btu/lb-°F 50°C 414 J/kg-°C
212°F 0.102 Btu/lb-°F 100°C 427 J/kg-°C
302°F 0.105 Btu/lb-°F 150°C 440 J/kg-°C
392°F 0.107 Btu/lb-°F 200°C 448 J/kg-°C
482°F 0.109 Btu/lb-°F 250°C 456 J/kg-°C
572°F 0.111 Btu/lb-°F 300°C 465 J/kg-°C
662°F 0.113 Btu/lb-°F 350°C 473 J/kg-°C
752°F 0.114 Btu/lb-°F 400°C 477 J/kg-°C
842°F 0.115 Btu/lb-°F 450°C 481 J/kg·°C
932°F 0.117 Btu/lb-°F 500°C 490 J/kg·°C
1022°F 0.118 Btu/lb-°F 550°C 494 J/kg·°C
1112°F 0.119 Btu/lb-°F 600°C 498 J/kg·°C
1202°F 0.120 Btu/lb-°F 650°C 502 J/kg-°C
1292°F 0.142 Btu/lb-°F 700°C 594 J/kg-°C
1382°F 0.142 Btu/lb-°F 750°C 594 J/kg-°C
1472°F 0.141 Btu/lb-°F 800°C 590 J/kg-°C
1562°F 0.142 Btu/lb-°F 850°C 594 J/kg-°C
1652°F 0.142 Btu/lb-°F 900°C 594 J/kg-°C
1742°F 0.143 Btu/lb-°F 950°C 598 J/kg-°C
1832°F 0.143 Btu/lb-°F 1000°C 598 J/kg-°C
1922°F 0.143 Btu/lb-°F 1050°C 598 J/kg-°C
2012°F 0.144 Btu/lb-°F 1100°C 603 J/kg-°C
平均熱膨張係数 68-200°F 6.4 µin/in-°F 20-93°C
11.5 x 10-6m/m-°C
68-400°F 6.8 µin/in-°F 20-204°C
12.2 x 10-6m/m-°C
68-600°F 7.1 µin/in-°F 20-316°C
12.8 x 10-6m/m-°C
68-800°F 7.3 µin/in-°F 20-427°C
13.1 x 10-6m/m-°C
68-1000°F 7.4 µin/in-°F 20-538°C
13.3 x 10-6m/m-°C
68-1200°F 7.6 µin/in-°F 20-649°C
13.7 x 10-6m/m-°C
68-1400°F 8.0 µin/in-°F 20-760°C
14.4 x 10-6m/m-°C
68-1600°F 8.3 µin/in-°F 20-871°C
14.9 x 10-6m/m-°C
68-1800°F 8.6 µin/in-°F 20-982°C
15.5 x 10-6m/m-°C
68-2000°F 8.9 µin/in-°F 20-1093°C
16.0 x 10-6m/m-°C
動弾性係数 75°F
30.8 x 106psi
24°C 212 GPa
675°F
28.2 x 106psi
357°C 194 GPa
1000°F
26.4 x 106psi
538°C 182 GPa
1200°F
25.2 x 106psi
649°C 174 GPa
1400°F
24.1 x 106psi
760°C 166 GPa
1495°F
23.3 x 106psi
813°C 161 GPa
1700°F
21.9 x 106psi
927°C 151 GPa
2000°F
19.2 x 106psi
1093°C 132 GPa

耐酸化性

静的耐酸化性の比較;空気流中での 1008 時間の静的酸化*

試験温度 合金 メタルロス メタルロス+ 内部酸化深さ 線形外挿した 酸化速度
°F °C - mils mm mils mm mils mm
1800 982 214® 0.07 0.002 0.20 0.005 1.7 0.043
S 0.18 0.005 0.49 0.012 4.3 0.109
188 0.18 0.005 0.58 0.015 5.0 0.127
230® 0.25 0.006 0.71 0.018 6.2 0.158
625 0.32 0.008 0.72 0.018 6.3 0.160
600 0.32 0.008 0.90 0.023 7.8 0.198
X 0.34 0.009 0.94 0.024 8.2 0.208
556® 0.39 0.010 1.05 0.027 9.1 0.218
310 SS 0.35 0.009 1.13 0.029 9.8 0.249
800H 0.94 0.024 1.79 0.045 15.6 0.396
2000 1093 214® 0.08 0.002 0.08 0.002 0.7 0.018
230® 0.45 0.011 1.27 0.032 11.0 0.279
S 0.44 0.011 1.29 0.033 11.2 0.285
310 SS 0.97 0.023 1.30 0.033 11.3 0.287
188 0.43 0.010 1.33 0.033 11.6 0.290
600 1.10 0.027 1.63 0.041 14.1 0.358
556® 0.97 0.027 2.57 0.065 22.3 0.566
X 1.49 0.038 2.72 0.069 23.6 0.599
625 3.27 0.083 4.80 0.122 41.7 1.059
800H 5.39 0.137 7.39 0.188 64.2 1.631
2100 1149 214® 0.15 0.004 0.31 0.008 2.7 0.069
S 1.01 0.026 1.66 0.042 14.4 0.366
600 1.73 0.044 2.86 0.073 24.9 0.633
230® 2.29 0.058 3.44 0.087 29.9 0.760
310 SS 2.97 0.075 4.44 0.113 38.6 0.980
X 4.50 0.114 5.83 0.148 50.6 1.285
188 7.23 0.184 8.03 0.204 69.8 1.773
800H 7.52 0.191 8.86 0.225 77.0 1.956
556® 9.31 0.237 11.64 0.296 101.2 2.571
625 15.96 0.405 18.20 0.462 158.2 4.018

*1週間に1回、室温まで冷却するサイクルの繰り返し。

動的酸化および高温腐食の評価に使用した金属組織学的手法の模式図

平均耐動的酸化性*

試験温度 試験時間 メタルロス/ 片面当たり 最大内部酸化深さ/ 片面当たり 総酸化層厚さ/ 片面当たり
°F °C h mils mm mils mm mils mm
1600 871 100 1.0 0.03 0.3 0.01 1.3 0.03
1800 982 100 1.4 0.04 0.7 0.02 2.2 0.06
2000 1093 100 1.6 0.04 2.2 0.06 3.8 0.10

*試料はNo. 2 燃料油 (0.4 %の硫黄を含む)の燃焼生成物に曝露。高温ガスの流速は 280ft/sec (85m/sec)。 熱衝撃の周期は1時間に2サイクルで、試験温度から 500℉ (260℃)以下まで冷却し、2分以内に試験温度まで戻した。

平均耐動的酸化性の比較

試験温度 試験時間 最大酸化層厚さ**/片面当たり
S 230® X 25
°F °C h mils mm mils mm mils mm mils mm
1800 982 1000 6.6 0.17 3.5 0.09 6.4 0.16 7.6 0.19
2000 1093 500 15.2 0.39 5.7 0.14 13.5 0.34 <31.0*** 0.79***

*試料はNo. 2 燃料油 (0.4 %の硫黄を含む)の燃焼生成物に曝露。高温ガス流速は 280ft/sec(85m/sec)。 熱衝撃の周期は1時間に2サイクルで、試験温度から 500℉ (260℃)以下まで冷却し、2分以内に試験温度まで戻した。
**メタルロス + 最大内部酸化深さ。
***試料が消滅。

耐食性

平均耐高温腐食性*

試験温度 試験時間 メタルロス /片面当たり 最大内部腐食深さ /片面当たり 総腐食層厚さ /片面当たり
°F °C h mils mm mils mm mils mm
1650 899 200 1.2 0.03 1.5 0.04 2.7 0.07
1650 899 1000 4.0 0.10 3.5 0.09 7.5 0.19

平均耐高温腐食性の比較*

試験温度 試験時間 総腐食層厚さ/片面当たり
S 188 X
°F °C h mils mm mils mm mils mm
1650 899 200 2.7 0.07 1.5 0.04 2.7 0.07
1650 899 1000 7.5 0.19 3.5 0.09 7.5 0.19

*全ての試験は、試料をNo. 2燃料油 (0.4 %の硫黄を含む) と 5 ppm の海塩の燃焼生成物に曝露して実施。試料を通過するガスの速度は13 ft/sec (4 m/s)。熱衝撃の周期は1時間。

耐窒化性の比較

NH3中に1200℉(649℃)で168時間曝露

合金 窒化層の深さ 吸窒量
mils mm
(mg/cm2)
230® 1.2 0.03 0.7
600 1.3 0.03 0.8
S 1.1 0.03 1.3
214® 1.5 0.04 1.5
800H 4.1 0.10 4.3
304 SS 8.4 0.21 9.8

耐浸炭性の比較

5%CO-5%CH4-5%H2-Ar のガス中に1800℉(982℃)で55時間曝露

合金
吸炭量(mg/cm2)
214® 0.6
S 2.1
230® 2.5
X 2.5
310 SS 3.3
601 4.8

溶融塩化塩に対する耐性の比較

BaCl2 –KCl-NaCl の混合塩中に1550℉(843℃)で1か月間曝露

合金 メタルロス + 内部腐食深さ
 mils  mm
188  27  0.69
 S  40  1.02
 304 SS  75  1.91
 600   96  2.44
 601  115  2.92

硬度

時効後の室温硬度*

形態 時効温度 時効時間 硬度
°F °C h HRA
厚板 溶体化処理 - 52
1000 538 1000 64
4000 66
8000 65
16000 67
1200 649 1000 56
4000 55
8000 56
16000 55
1400 760 1000 54
4000 54
8000 53
16000 54
Plate 溶接したまま - 57
800 427 1000 57
4000 52
8000 52
16000 56
1000 538 1000 64
4000 63
8000 65
16000 67
1200 649 1000 57
4000 55
8000 56
16000 57
1400 760 1000 57
4000 57
8000 56
16000 57
1600 871 1000 56
4000 56
8000 54
16000 54
全溶接金属** 溶接したまま - 56
1000 538 1300 64
4000 66
1200 649 1000 55
4000 59
8000 57
16000 58

*各形態に対して単一のヒートからの試料を1回試験。
**ガスタングステンアーク溶接による。
HRA = ロックウェル硬さ “A”.

衝撃強度

時効した厚板*

時効温度 時効時間 平均シャルピーV-ノッチ衝撃強さ
°F °C h ft. lbs. J
溶体化処理 - 140 190
800 427 1000 147** 199**
4000 147** 199**
8000 147** 199**
16000 130 176
1000 538 1000 114 155
4000 76 104
8000 67 90
16000 47 64
1200 649 1000 85 115
4000 67 91
8000 54 73
16000 49 66
1400 760 1000 79 107
4000 52 71
8000 48 65
16000 39 53
1600 871 1000 107 145
4000 109 148
8000 105 142
16000 109 148

*単一ヒートから採取した 1/2in (12.7mm) 厚さの厚板に対する4回の試験の平均。
**試験片は、二つのピースに割れなかった。

引張データ

形態 試験温度 0.2% 耐力 極限引張強さ 伸び
薄板 厚さ: 0.045 ~ 0.063 in (1.1 ~1.6 mm) °F °C ksi MPa ksi MPa %
RT RT 64.5 444 129.8 844 49
1000 538 49.1 338 112.3 773 50
1200 649 46.7 322 104.5 720 56
1400 760 45.1 311 84.1 574 70
1600 871 31.6 218 48.6 341 47
1800 982 16.0 110 28.0 193 46
2000 1093 7.6 52 15.9 110 75
厚板 厚さ: 3/8 ~1-in (9.5 ~ 25.4 mm) RTa RTa 55.6 383 123.1 849 55
200 93 52.9 365 118.0 814 60
400 204 48.0 331 114.4 789 59
600 316 42.2 291 109.7 756 63
800 427 43.1 297 108.9 751 62
1000 538 41.0 283 105.9 727 61
1200 649 39.8 274 99.1 683 59
1400 760 39.3 271 79.3 547 69
1600 871 33.8 233 52.7 363 57
1800 982 19.6 135 33.0 228 62
2000 1093 8.8 61 17.0 117 69

*34回の試験結果に基づく。他の温度では、試験回数は 7~23 と様々。
RT=室温

時効後の室温での平均引張データ*

形態 時効温度 時効時間 0.2% 耐力 極限引張強さ 伸び
°F °C h ksi MPa ksi MPa %
薄板 厚さ: 0.057 in (1.45 mm) 溶体化処理 - 128.6 887 63.0 434 58
1000 538 1000 178.6 1231 109.2 753 45
4000 181.7 1253 107.5 741 41
8000 185.1 1276 119.1 821 41
16000 186.8 1288 120.5 831 38
1200 649 1000 133.4 920 69.3 478 56
4000 130.3 898 66.3 457 52
8000 132.5 914 65.9 454 54
16000 133.1 918 68.4 472 50
1400 760 1000 133.3 919 66.6 459 54
4000 132.2 910 64.9 447 51
8000 131.1 904 65.3 450 54
16000 128.3 885 62.6 432 52
厚板 厚さ: 0.5 in (12.7 mm) 溶体化処理 - 125.3 864 52.9 365 54
800 427 1000 125.7 867 55.9 385 60
4000 126.9 875 55.5 383 60
8000 126.7 874 56.6 390 55
16000 128.0 883 57.9 399 56
1000 538 1000 144.4 996 71.5 493 46
4000 175.0 1207 102.5 707 44
8000 180.8 1247 108.2 746 38
16000 182.5 1258 108.9 751 39
1200 649 1000 125.1 863 56.6 390 57
4000 125.8 867 56.4 389 54
8000 127.2 877 57.0 393 50
16000 127.9 882 59.3 409 49
1400 760 1000 126.0 869 53.7 370 55
4000 127.4 878 54.1 373 52
8000 127.5 879 53.5 369 46
16000 127.5 879 53.9 372 47
1600 871 1000 125.8 867 50.8 350 58
4000 125.2 863 50.7 350 56
8000 123.5 852 51.3 354 53
16000 123.3 850 50.5 348 56

*各形態に対する試験データは、単一ヒートから得た。

溶接して時効した後の室温平均引張データ*

形態 時効温度 時効時間 0.2% 耐力 極限引張強さ 伸び
°F °C h ksi Mpa ksi MPa %
ガスタングステ ンアーク溶接し た厚板、厚さ: 0.5 in (12.7mm) 溶体化熱処理 - 59.8 412 112.4 775 62
1000 63.3 436 121.7 839 33
4000 60.4 416 122.8 847 32
1200 649 8000 62.2 429 119.1 821 26
16000 63.6 439 155.6 1073 25
全溶接金属** 溶体化熱処理 - 66.6 459 105.1 725 55
1300** 98.4 678 139.8 964 24
1000 538 4000** 107.6 742 145.6 1004 26
1000 60.7 419 102.5 707 24
4000 52.9 365 110.3 760 25
1200 649 8000 61.7 425 102.3 705 20
16000 66.4 458 110.3 760 21

*各形態に対する試験データは、単一ヒートから得た。
**ガスタングステンアーク溶接による。

クリープおよびストレス-ラプチャー強度

ラプチャーデータ, 薄板*

試験温度 下記に示す時間に対する平均ラプチャー寿命強度
10 h 100 h 1000 h
°F °C ksi MPa ksi MPa ksi MPa
1200 649 62.5 431 50.0 345 38.0 262
1350 732 39.0 269 28.2 194 20.2 139
1500 816 23.5 162 15.0 103 9.9 68
1700 927 9.6 66 5.8 40 - -

*板厚は 0.045 in (1.1 mm) ~0.063 in (1.6 mm)

 

ラプチャーデータ, 厚板*

試験温度 下記に示す時間に対する平均ラプチャー寿命強度
10 h 100 h 1000 h
°F °C ksi MPa ksi MPa ksi MPa
1200 649 80.0 552 58.0 400 27.0 186
1300 704 56.0 386 38.0 262 16.0 110
1400 760 38.0 262 24.5 169 9.8 68
1500 816 25.0 172 16.0 110 5.8 40
1600 871 16.5 114 9.8 68 3.0 21

*厚さ 1 in. (25.4 mm) の厚板

 

クリープデータ 薄板*

試験温度 クリープ 下記時間で所定のクリープを生じるおおよその初期応力
10 h 100 h 1000 h
°F °C % ksi MPa ksi MPa ksi MPa
1200 649 0.2 45.0 310 31.5 217 21.0 145
0.5 50.0 345 35.5 245 24.0 165
1.0 56.5 390 40.0 276 27.0 186
1350 732 0.2 22.0 152 14.1 97 9.0 62
0.5 25.0 172 16.2 112 10.4 72
1.0 29.0 200 19.0 131 12.2 84
1500 816 0.2 10.2 70 5.9 41 - -
0.5 11.8 81 7.0 48 - -
1.0 13.8 95 8.4 58 - -

*板厚は 0.045 in (1.1 mm) ~0.063 (1.6 mm)

クリープデータ, 厚板*

試験温度 クリープ 下記時間で所定のクリープを生じるおおよその初期応力
10 h 100 h 1,000 h 10,000 h
°F °C % ksi MPa ksi MPa ksi MPa ksi MPa
1200 649 0.2 45.0 310 27.0 186 17.0** 117** - -
0.5 54.0 372 32.6 255 19.0 131 - -
1.0 56.0 386 34.0 234 20.8 143 13.5 93
1300 704 0.2 24.0 165 12.5 86 6.7** 46** - -
0.5 29.0 200 16.5 114 9.0 62 - -
1.0 34.0 234 20.0 138 12.0 83 7.2 50
1400 760 0.2 13.0 90 6.5 45 3.3** 23** - -
0.5 16.9 117 9.2 63 4.8 33 - -
1.0 20.7 143 11.8 81 6.7 46 3.7 26
1500 816 0.2 7.8 54 3.8 26 1.9** 13** - -
0.5 10.0 69 5.7 39 3.0 21 - -
1.0 12.5 86 6.9 48 3.8 26 2.2 15
1600 871 0.2 4.7 32 2.2 15 1.1** 7.6** - -
0.5 6.3 43 3.5 24 1.9 13 - -
1.0 7.6 52 4.1 28 2.2 15 1.1 8

*厚さ 1 in (25.4 mm) の厚板
**外挿値

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