Hastelloy N alloy

产品信息

Hastelloy N 哈氏合金

UNS N10003 ｜镍-钼基固溶强化合金｜对应标准 AMS 5607 / AMS 5771 / ASTM B434 / ASTM B573

一、材料概述

Hastelloy N（UNS N10003）是哈氏合金系列中的钼强化镍基合金，由美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）为高温熔盐环境（如核反应堆冷却剂）专门研发[reference:0][reference:1]。与哈氏合金C系列（Ni-Cr-Mo耐蚀合金）不同，N10003的设计出发点是：在熔融氟化物盐中具极低的熔盐腐蚀速率，同时在650~980℃长期运行且保持组织稳定、无σ/μ相脆化[reference:2]。其核心优势在于抗氟化物熔盐腐蚀、高温强度及抗氧化性，是核电、化工高端装备的关键材料[reference:3]。

二、化学成分（质量分数 %）

元素	Ni	Mo	Cr	Fe	Si	Mn	Co	C	W	Cu
含量	余量（≥71）	15.0~18.0	≤0.10	≤5.0	≤1.0	≤0.8	≤0.20	0.04~0.08	≤0.50	≤0.35

注：Ni为基体元素，典型含量71~76%[reference:4][reference:5]；Mo 15.0~18.0%（典型16.0~17.0%）[reference:6]；Cr实际多≤0.05%，刻意去除以避免氟化物熔盐中Cr选择性腐蚀[reference:7][reference:8]； C 0.04~0.08%是有意设计，用于形成弥散碳化物钉扎位错、强化高温蠕变性能[reference:9]；超低硫（S≤0.015%）与磷（P≤0.025%）控制确保热加工性与焊接性[reference:10]。

三、物理性能

性能项目	密度	熔点	弹性模量	导热系数	线膨胀系数	电阻率
数值	8.86 g/cm³	1372 °C	219 GPa	11.5 W/(m·K)	12.3×10⁻⁶/°C	约 1.51 μΩ·m

注：密度 8.86 g/cm³（部分来源8.78~8.89 g/cm³）[reference:11][reference:12][reference:13]；熔点 1372°C[reference:14]；弹性模量 219 GPa[reference:15]；导热系数 11.5 W/(m·K)[reference:16]；线膨胀系数 12.3 µm/m°C（21-316°C）[reference:17]。

四、力学性能

性能项目	室温	700°C	927°C
抗拉强度 Rm（MPa）	≥690~800	≥270	≥234
屈服强度 Rp0.2（MPa）	≥310~370	—	—
伸长率 A（%）	≥40	—	—

注：室温抗拉强度 ≥690 MPa（部分来源800 MPa）[reference:18][reference:19]；室温屈服强度 ≥310 MPa（典型370 MPa）[reference:20][reference:21]；室温伸长率 ≥40%[reference:22][reference:23]； 700°C抗拉强度 ≥270 MPa，优于304不锈钢的2倍[reference:24]；927°C抗拉强度 ≥234 MPa[reference:25]；硬度：退火态约 200~260 HB[reference:26]。

五、产品形式与适用标准

产品形式	适用标准
板材 / 带材	AMS 5607 / ASTM B434 / ASME SB434
棒材 / 锻件	AMS 5771 / ASTM B573 / ASME SB573
无缝管材	ASTM B622 / ASME SB-622
管件 / 法兰	ASTM B366 / ASME SB366
焊接填充丝	ERNiMo-2（SFA 5.14 / A 5.14）

注：国标对应牌号为 NS1001[reference:27]；执行标准涵盖ASTM、ASME、AMS及军用标准Mil-N-24390B[reference:28][reference:29]。

六、热处理规范

工艺	温度 / 条件
固溶退火（薄板）	1177°C（2150°F），快速空冷
固溶退火（厚板≥1/4英寸）	1185°C（2165°F），水淬
中间退火（冷加工后）	871°C，消除加工硬化
禁止缓冷区间	650~870°C（析出有害相）

注：固溶退火温度 1177~1185°C[reference:30]；中间退火 871°C可消除冷加工硬化[reference:31]；禁止在 650~870°C 区间缓冷，否则会析出有害相[reference:32]。该合金主要通过固溶强化和冷加工强化，不通过沉淀硬化[reference:33][reference:34]。

七、焊接与加工

工艺	推荐方法 / 条件
焊接方法	TIG、MIG、保护金属电弧焊（不推荐埋弧焊）
焊接填充丝	ERNiMo-2
焊前预热	250~500°C（避免裂纹）
焊后热处理	固溶处理 1120°C 恢复耐蚀性
热成型温度	1050~1200°C（避免700~870°C脆性区间）

注：焊接推荐采用 TIG/MIG 焊[reference:35][reference:36]；焊后需固溶处理恢复耐蚀性[reference:37]；热成型温度 1050~1200°C[reference:38]。

八、典型应用领域

应用领域	具体用途
核能工业	第四代熔盐堆（MSR）堆芯结构材料、反应堆容器、热交换器、燃料回路管道[reference:39][reference:40][reference:41]
化工与过程工业	含氟反应器、溴化工艺加热管、强腐蚀性化学品（硫酸、盐酸、氢氟酸）设备[reference:42][reference:43]
太阳能光热发电	储热系统[reference:44]
航空航天	火箭发动机高温阀门部件[reference:45]

注：Hastelloy N 专为抵抗熔融氟化物盐腐蚀而设计，是熔盐堆（MSR）首选的结构材料和换热器材料[reference:46][reference:47]。在650~900°C氟化盐（如FLiNaK）中腐蚀速率极低（＜0.025mm/年）[reference:48]；在空气中持续使用温度可达900°C，短期可达1175°C[reference:49]。

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