高温合金GH4133B厚板（2.8mm以上）百科解析

一、材料概述

高温合金GH4133B（对应国际牌号相近为Inconel 718改进型）是一种镍基沉淀硬化型变形高温合金，专为高温高压环境设计。其适用于长期服役温度范围650℃～900℃，具有优异的高温强度、抗氧化性及抗疲劳性能，广泛应用于航空发动机、燃气轮机、核电设备等关键高温部件。厚板规格（≥2.8mm）常用于结构承力件，需满足严苛的工艺标准与性能稳定性。

二、化学成分

GH4133B以镍（Ni）为基体，核心合金元素包括：

• 铬（Cr）：15%～20%，提升抗氧化及耐腐蚀能力。

• 钴（Co）：≤1%，辅助强化基体。

• 钼（Mo）：2.8%～3.3%，增强固溶强化效应。

• 铝（Al）+钛（Ti）：合计约4%～5%，形成γ'相（Ni3(Al,Ti)），主导时效强化。

• 铌（Nb）：4.7%～5.5%，促进γ''相（Ni3Nb）析出，进一步提升高温强度。

• 微量元素：硼（B）、锆（Zr）等细化晶界，改善蠕变抗性；碳（C）含量严格控制在0.08%以下以减少晶界碳化物析出。

三、物理与力学性能

1. 物理性能

2. 密度：约8.2g/cm³；

3. 熔点：1320℃～1365℃；

4. 热导率：低至11.4W/(m·K)（600℃），具备良好的隔热性；

5. 线膨胀系数：14.5×10⁻⁶/℃（20℃～800℃）。

6. 力学性能（室温）

7. 抗拉强度（Rm）：≥1270MPa；

8. 屈服强度（Rp0.2）：≥1030MPa；

9. 延伸率（A）：≥12%；

10. 冲击韧性（KV2）：≥50J。

11. 高温性能（650℃～750℃）

12. 持久强度（1000h）：≥450MPa；

13. 蠕变极限（1%变形/1000h）：≥350MPa；

14. 抗氧化性：氧化增重≤0.5g/m²·h（750℃/100h）。

四、工艺标准

1. 冶炼与成型

2. 采用“真空感应熔炼（VIM）+电渣重熔（ESR）”双联工艺，确保成分均匀、杂质（S、P含量≤0.015%）与气体含量低。

3. 厚板轧制：热轧温度控制在1120℃～1180℃，终轧温度≥950℃，避免晶粒异常长大。

4. 热处理

5. 固溶处理：950℃～980℃保温后水冷，溶解γ'相及碳化物；

6. 时效处理：720℃±10℃保温8h，以50℃/h缓冷至620℃保温8h，空冷，实现γ'与γ''相弥散析出。

7. 检测标准

8. 超声波探伤（GB/T 4162）：B级及以上，无内部缺陷；

9. 晶粒度：ASTM 5～8级；

10. 硬度：HRC 35～45（时效后）。

五、应用领域

• 航空航天：发动机涡轮盘、燃烧室衬套；

• 能源工业：燃气轮机叶片、核电反应堆压力容器密封件；

• 化工装备：高温裂解炉管、耐腐蚀管道。

六、选型与加工要点

• 厚度匹配：≥2.8mm厚板需兼顾承力需求与加工变形控制，建议采用激光切割或水射流切割；

• 焊接工艺：推荐TIG焊，焊前预热300℃～400℃，焊后需去应力退火；

• 供应商资质：需符合GB/T 14992《高温合金牌号》及航标HB/Z 140要求。

七、总结

GH4133B厚板凭借其高合金化设计与严格工艺控制，成为极端环境下的理想材料。采购时需重点关注成分偏差、热处理批次一致性及无损检测报告，以确保材料在高温长时服役中的可靠性。