材料概述
Inconel 751是以镍-铬为基体,添加铝、钛、铌等元素强化的沉淀硬化型高温合金。其设计目标是在750℃以下高温环境中保持高强度、抗氧化性及抗蠕变能力,广泛应用于航空发动机、燃气轮机等关键领域。
国际主流标准
AMS 5665(美国航空航天材料规范):航空级锻棒最高权威标准,涵盖成分、热处理、力学性能全流程要求。
ASTM B637(美标):通用工业级锻棒标准,侧重高温性能验证。
GB/T 14992(中国国标):等效采用AMS规范,适用于国内航空项目。
工艺控制重点
锻造工艺:需控制锻造温度在980-1170℃,终锻温度≥900℃,避免晶粒粗化。
热处理:必须进行固溶处理(1150℃±10℃)+时效强化(700-760℃),确保γ'相析出。
无损检测:100%超声波探伤(AMS 5665要求符合SEP 1921 class B级)。
性能类别 | 典型值(AMS 5665) | 工程意义 |
室温强度 | 抗拉强度≥950 MPa;屈服强度≥550 MPa | 保障结构承载能力 |
750℃高温强度 | 抗拉强度≥620 MPa;持久强度(100h)≥170 MPa | 高温服役可靠性核心指标 |
抗氧化性 | 1100℃以下形成致密Cr₂O₃氧化膜 | 抵抗燃气腐蚀关键特性 |
疲劳性能 | 高温高周疲劳强度≥350 MPa(650℃) | 涡轮部件长寿命设计依据 |
航空领域:涡轮发动机燃烧室衬套、叶片紧固件
能源领域:燃气轮机密封环、核电热交换器支撑件
工业领域:热处理炉辐射管、高温紧固螺栓
认证要求:
航空件必须提供熔炼报告(VIM+VAR双真空) 及热处理批次记录。
军工项目需符合NADCAP特种工艺认证(热处理/无损检测)。
质量文件:
要求供应商提供第三方检测报告(含:化学成分、室温/高温力学性能、晶粒度≥ASTM 5级)。
风险规避:
警惕非标热处理工艺(如缺失时效处理会导致强度下降30%以上)
验证锻造比≥4:1(防止心部疏松缺陷)
主流供应商:美国SMC、德国VDM、宝钢特钢、抚顺特钢
交货状态:通常以固溶+时效态(STA) 直条棒或盘圆供货,直径范围Φ20-300mm。
采购周期:航空级产品≥60天(受严格检测流程影响)
采购总结
Inconel 751锻棒的核心价值在于高温强度与抗氧化性的平衡。采购中需死守三点:
① 确认标准等级(首选AMS 5665);
② 核查热处理工艺完整性;
③ 要求提供高温持久强度实测数据。
掌握此要点可有效避免采购风险,确保关键部件长周期安全运行。
以下是上海商虎一些常见且重要的GH高温合金牌号,按基体元素分类:
一、 镍基高温合金
这是应用最广泛、牌号最多的一类。
GH3030 (GH30): 固溶强化型。具有良好的热疲劳性能和抗氧化性,用于800℃以下工作的燃烧室、加力燃烧室等板材部件。
GH3039 (GH39): 固溶强化型。综合性能优于GH3030,抗氧化性更好,用于900℃以下的燃烧室等高温部件。
GH3044 (GH44): 固溶强化型。具有高的塑性和中等的热强性,优良的抗氧化性,用于950℃以下工作的燃烧室、加力燃烧室等板材部件。
GH3128 (GH128): 固溶强化型。具有高的塑性、良好的抗氧化性和冲压性能,用于950℃以下工作的火焰筒、加力燃烧室等板材部件。
GH3600 (GH600): 固溶强化型。对应国外Inconel 600。优良的高温耐腐蚀和抗氧化性能,用于化工、核工业等高温耐蚀环境。
GH3625 (GH625): 固溶强化型。对应国外Inconel 625。具有优异的耐腐蚀性(尤其是耐点蚀、缝隙腐蚀)、抗氧化性和良好的综合力学性能,用于航空航天、海洋工程、化工等领域。
GH4033 (GH33): 时效强化型。用于700-750℃工作的涡轮叶片等。
GH4037 (GH37): 时效强化型。用于750-800℃工作的涡轮叶片。
GH4049 (GH49): 时效强化型。具有较高的高温强度和良好的综合性能,用于850℃以下工作的涡轮叶片。
GH4080A (GH80A): 时效强化型。对应国外Nimonic 80A。用于700-800℃工作的涡轮叶片、螺栓等。
GH4090 (GH90): 时效强化型。对应国外Nimonic 90。用于850℃以下工作的涡轮叶片、导向叶片。
GH4093 (GH93): 时效强化型。用于750℃以下工作的涡轮盘。
GH4098 (GH98): 时效强化型。用于800-850℃工作的涡轮叶片。
GH4105 (GH105): 时效强化型。用于900℃以下工作的涡轮叶片。
GH4133 (GH33B): 时效强化型。GH4033的改进型,主要用于涡轮盘。
GH4141 (GH141): 时效强化型。对应国外Inconel X-750。具有优良的高温强度和抗氧化性,用于700℃以下工作的弹簧、紧固件、涡轮叶片等。
GH4163 (GH163): 时效强化型。用于850℃以下工作的燃烧室部件。
GH4169 (GH169): 最重要和应用最广泛的镍基高温合金之一。时效强化型。对应国外Inconel 718。具有优异的综合性能(高强度、良好的抗疲劳、抗氧化、耐腐蚀性),工艺性能好(可锻、可焊),用于650℃以下工作的航空发动机涡轮盘、压气机盘、环件、轴、紧固件、机匣、结构件等,也用于火箭发动机、核反应堆、石油化工等领域。
GH4202 (GH202): 时效强化型。用于900℃以下工作的导向叶片等。
GH4738 (GH738): 时效强化型。对应国外Waspaloy。具有高的蠕变强度和良好的抗氧化性,用于815℃以下工作的涡轮盘、叶片、紧固件等。
GH5188 (GH188): 固溶强化钴基合金。具有优异的抗氧化性和抗热腐蚀性,良好的冷热疲劳性能,用于980℃以下工作的导向叶片、燃烧室等。
二、 铁镍基高温合金
基体以铁镍为主(通常Ni含量≥25%)。
GH2036 (GH36): 时效强化型。用于650-700℃工作的涡轮盘、紧固件等。
GH2130 (GH130): 时效强化型。用于700-750℃工作的涡轮盘、叶片等。
GH2132 (GH132): 时效强化型。对应国外A286。具有较好的综合性能,用于650℃以下工作的涡轮盘、紧固件、承力构件等。
GH2135 (GH135): 时效强化型。GH2132的改进型,性能更高,用于700-750℃工作的涡轮盘。
GH2302 (GH302): 时效强化型。用于700℃以下工作的涡轮叶片。
GH2706 (GH706): 时效强化型。类似Inconel 718但含铁量更高,用于650℃以下工作的涡轮盘等。
GH2747 (GH747): 时效强化型。具有优良的抗氧化性和抗渗碳性,用于高温化工设备、热处理炉构件等。
GH2901 (GH901): 时效强化型。对应国外Incoloy 901。具有高的屈服强度和抗松弛能力,用于650℃以下工作的涡轮盘、轴、紧固件等。
GH2903 (GH903): 低膨胀高温合金。对应国外Incoloy 903。在较宽温度范围内具有低的热膨胀系数和恒弹性模量,用于航空发动机的环形件、机匣等需要控制间隙的部件。
GH2907 (GH907): 低膨胀高温合金。对应国外Incoloy 907。性能与GH2903类似,但抗拉强度更高。
GH2984 (GH984): 时效强化型。具有优良的抗热腐蚀性能,用于舰船和工业燃气轮机叶片等。
三、 钴基高温合金
GH5188 (GH188): 如前所述,固溶强化钴基合金。优异的抗氧化性、抗热腐蚀性和热疲劳性,用于导向叶片、燃烧室等。
GH5605 (GH605): 固溶强化钴基合金。对应国外L605 / Haynes 25。具有高的高温强度和优异的抗氧化性,用于燃烧室、导向叶片、航天器部件等。
GH6159 (GH159): 时效强化钴基合金(含Ni高)。对应国外MP35N / Co-35Ni-20Cr-10Mo。具有极高的强度、韧性和优异的耐腐蚀性(尤其耐海水、H2S环境),用于航空紧固件、弹簧、医疗器械等。