高温合金GH4738热轧板（厚度≥4.0mm）百科解析

一、材料概述

GH4738（对应美国牌号Waspaloy）是一种镍基沉淀硬化型高温合金，专为高温、高应力环境设计。其热轧板（厚度≥4.0mm）广泛应用于航空航天、燃气轮机、石油化工等领域，适用于长期服役温度650~800℃的部件，如涡轮盘、叶片及紧固件。

二、化学成分设计

GH4738以镍（Ni）为基体，通过多元合金化提升综合性能：

• 主元素：

• Ni（≥55%）：基体元素，提供高温稳定性与耐蚀性。

• Cr（18~21%）：抗氧化与耐热腐蚀关键元素。

• Co（12~15%）、Mo（3.5~5.0%）：固溶强化，提升高温强度。

• Ti（2.75~3.25%）、Al（1.2~1.6%）：形成γ'相（Ni₃(Al,Ti)），主导沉淀强化效应。

• 微量元素：

• C（≤0.08%）、B（0.003~0.010%）、Zr（≤0.07%）：细化晶界，改善高温持久性能。

三、核心性能特点

1. 高温力学性能

2. 抗拉强度（室温）：≥1200 MPa

3. 屈服强度（室温）：≥800 MPa

4. 延伸率：≥15%

5. 高温持久强度（730℃/530 MPa）：≥50小时

6. 蠕变性能：在700℃下仍保持优异的抗蠕变能力。

7. 物理性能

8. 密度：8.22 g/cm³

9. 熔点：1320~1390℃

10. 热导率（20℃）：11.2 W/(m·K)

11. 热膨胀系数（20~800℃）：14.5×10⁻⁶/℃

12. 环境适应性

13. 抗氧化性：在800℃以下可长期抵抗氧化与硫化腐蚀。

14. 耐疲劳性：高周疲劳性能优异，适用于动态载荷部件。

四、热轧工艺标准

1. 制备流程

2. 熔炼：真空感应熔炼（VIM）+ 电渣重熔（ESR）双联工艺，确保成分均匀、杂质低。

3. 热轧：

4. 加热温度：1100~1150℃，保温时间依厚度调整。

5. 终轧温度：≥950℃，避免低温轧制导致开裂。

6. 表面处理：轧后需酸洗或喷砂去除氧化皮。

7. 热处理规范

8. 固溶处理：980~1000℃保温2小时，水冷或空冷。

9. 时效处理：

10. 第一阶段：845℃±10℃保温4小时，空冷。

11. 第二阶段：760℃±10℃保温8小时，空冷。

12. 目标：优化γ'相分布，实现强度与韧性的平衡。

13. 质量控制标准

14. 化学成分：符合GB/T 14992或AMS 5708要求。

15. 力学性能：按HB 5287或ASTM E8/E21进行测试。

16. 无损检测：超声波探伤（ASTM A388）确保内部无缺陷。

17. 金相组织：晶粒度5~8级，无异常析出相。

五、典型应用领域

• 航空航天：涡轮发动机盘、叶片、燃烧室衬套。

• 能源装备：燃气轮机紧固件、核电高温螺栓。

• 工业领域：高温炉辊、石化裂解装置耐高温部件。

六、采购与使用建议

1. 采购要点

2. 要求供应商提供材质证明（MTC）及第三方检测报告（如SGS）。

3. 确认板材符合AMS 5708或GB/T 14992标准。

4. 加工注意事项

5. 切割与焊接：需采用等离子/激光切割，焊接选用配套焊丝（如ERNiCrMo-3）。

6. 冷成型：需预热至300~400℃，避免冷作裂纹。

7. 储存与运输

8. 防潮包装，避免与氯离子接触，防止应力腐蚀。

结语

GH4738热轧板凭借其优异的高温强度、抗氧化性及工艺稳定性，成为高端装备制造的核心材料。采购时需严格把控成分、工艺与检测标准，确保其在极端工况下的可靠性和寿命。