K738合金是一种高性能的镍基高温合金，专为在极端高温、高应力和腐蚀性环境中工作而设计。它通过精密的成分控制和优化工艺，具备了卓越的高温抗蠕变能力、优异的抗氧化和抗热腐蚀性，以及良好的长期组织稳定性。这款合金主要应用于航空发动机涡轮叶片、燃气轮机热端部件等关键领域。
以下将为您详细解析其成分、关键性能指标和执行标准。
K738合金的高性能源于其精妙平衡的化学成分，各元素协同作用，共同保障了合金在极端环境下的表现：
镍 (Ni)：作为基体元素，提供了稳定的面心立方结构，确保了合金固有的高温强度和耐腐蚀性骨架-2。
铬 (Cr)：含量约14%-16%，是抗腐蚀性能的关键元素。它能在高温下形成致密的Cr₂O₃氧化膜，有效阻隔氧和腐蚀性介质（如硫、钒）的侵蚀，显著提升合金的抗氧化和抗热腐蚀能力-1-2。
钴 (Co)：含量约9%-10%，通过固溶强化方式增强基体，并能降低基体的层错能，促进交滑移，共同提升合金的高温强度和抗蠕变性能-1-2。
强化相形成元素：包括铝 (Al)、钛 (Ti)、钽 (Ta) 和铌 (Nb)。铝和钛是形成γ'强化相（Ni₃(Al, Ti)） 的主要元素，该相是合金高温强度的主要来源，其体积分数最高可达60%-2。钽和铌的加入则进一步优化了γ'相的稳定性和强化效果-6-9。
固溶强化元素：如钼 (Mo) 和钨 (W)，它们融入镍基体，引起晶格畸变，从而显著提高基体的抗蠕变能力-1。
晶界强化元素：微量的硼 (B) 和碳 (C)，能够净化和强化晶界，改善合金的高温持久寿命并降低热裂倾向-2。
K738合金在高温下展现出卓越的力学性能，使其成为热端部件的首选材料之一。
抗拉强度：K738合金具有很高的抗拉强度。在室温下，其抗拉强度可达850 MPa以上，部分变种或经过特定热处理的材料甚至能超过1270 MPa-2-3。更为关键的是，在800℃的高温下，它仍能保持约600 MPa的抗拉强度，显示出优异的热强度-2。
屈服强度：该合金的屈服强度同样出色。室温屈服强度约为780 MPa-3，这表明材料在高温下对抗塑性变形的能力很强。
硬度：经过850℃时效处理后，K738合金的室温硬度可达HBS 373-6。高硬度保证了部件在恶劣工况下的耐磨性和形状完整性。
蠕变与持久性能：这是K738合金的核心优势。在900℃、200 MPa的应力条件下，其稳态蠕变速率低于1×10⁻⁸ s⁻¹-2。在800℃、235 MPa的应力下，持久寿命可超过20,000小时-6，足以满足长寿命设计的苛刻要求。
疲劳性能：合金在650℃时的高周疲劳极限（10⁷周次）可达400 MPa-2，表现出优良的抗疲劳性能，这对于承受交变载荷的涡轮叶片至关重要。
密度：K738合金的密度约为8.16 g/cm³至8.22 g/cm³-4-6。作为高温结构材料，这个密度值在保证材料强度的同时，有助于实现部件的轻量化设计。
延伸率与塑性：在室温下，合金的延伸率约为7.3%，而在800℃高温下，延伸率可提升至10.7%-6，表明其在高温下具有更好的塑性变形能力。
K738合金的生产与检验遵循一系列严格的技术标准，以确保其性能的一致性和可靠性。
中国标准：
主要遵循《GH738合金烟气机盘试制技术条件》（上钢五厂协上五高09-1986）等技术标准-4。
对于棒材，有《涡轴八用GH738合金棒材暂行技术条件》（Z9-0106 1986）和《高温紧固件用GH738合金棒材》（Q/6S1035-1992）等专项标准-4。
国际牌号：
K738合金在国际上有着广泛的对应牌号，最常见的包括：
IN-738：这是一个非常经典的抗热腐蚀铸造镍基合金牌号-2-6-9。
K438 和 M38：这些都是与IN-738成分和性能基本相当的合金牌号-6-9。
请注意，还有一种变形高温合金GH4738（常直接简称为GH738），其美国牌号为Waspaloy，法国牌号为NC20K14-3-4-5。它与铸造K738在成分和工艺路线上有所区别，选用时需加以辨识。
凭借其卓越的耐高温和耐腐蚀特性，K738合金被广泛应用于以下高端装备制造领域：
航空航天：用作航空发动机的涡轮工作叶片、导向叶片、涡轮盘及燃烧室衬套等关键热端部件-1-2-6。
能源动力：是制造重型燃气轮机叶片和导向叶片的核心材料，服役寿命可超过50,000小时，适用于发电和舰船动力-2-6。
工业装备：在化工高温反应器部件、热处理炉辊以及玻璃制造领域的耐热部件中也有应用-1-2。
K738合金通过其复杂的成分设计和严苛的工艺控制，实现了高强度、优异的抗蠕变性、出众的抗氧化与抗热腐蚀能力以及良好的组织稳定性的完美结合。虽然它在加工性和成本方面存在挑战，但其综合性能使其在涉及极端温度和腐蚀环境的高科技工程领域中，依然是一种不可替代的关键材料。
