GH145高温合金（GB/T 14996-2010）百科解析

GH145高温合金（GB/T 14996-2010）百科解析

GH145高温合金（国内牌号），其国际通用牌号为Inconel 718，是我国按照国家标准GB/T 14996-2010《高温合金冷轧薄板和带材》规范生产的一种镍-铬-铁基沉淀硬化型变形高温合金。它是应用最广泛、综合性能极其优异的高温合金之一，尤其以其卓越的高强度、良好的抗疲劳和抗蠕变性能、优异的耐腐蚀性及良好的加工与焊接性能著称。

一、 核心特性与优势

卓越的高温强度与持久/蠕变性能：

在高达约650°C (1200°F) 的宽温域内保持极高的强度。

具备优异的抗蠕变（在高温长期应力下抵抗缓慢变形）和持久强度（在高温长期应力下抵抗断裂）能力，使其成为高温承力部件的理想选择。

优异的综合力学性能：

室温及高温下均具有高抗拉强度、屈服强度和良好的塑性、韧性。

低温性能同样出色，在低温环境下保持良好的韧性。

突出的耐腐蚀与抗氧化性：

对多种腐蚀介质（如酸、碱、盐溶液）具有良好抵抗力。

在高温空气环境中表现出优异的抗氧化性能，能形成致密稳定的保护性氧化膜。

良好的工艺性能：

加工性能： 可通过锻造、轧制、挤压等热加工以及车、铣、磨等冷加工成形。但加工硬化倾向明显，需注意控制加工参数和进行中间退火。

焊接性能： 是沉淀硬化型高温合金中焊接性相对较好的一种，可采用多种方法焊接（如氩弧焊、电子束焊、电阻焊）。但焊后通常需要进行适当的热处理以恢复其性能。

时效硬化特性： 其高强度主要来源于时效热处理过程中析出的γ'相 (Ni₃(Al, Ti)) 和γ''相 (Ni₃Nb)，尤其是γ''相是主要的强化相。

二、 化学成分（GB/T 14996-2010 核心元素范围）

GH145是一种以镍(Ni)为基体的复杂合金。其主要化学成分范围包括：

镍 (Ni)： 主要基体元素（含量通常在50-55%）。

铬 (Cr)： 提供抗氧化和耐腐蚀性（含量通常在17-21%）。

铁 (Fe)： 主要基体元素之一（含量显著）。

铌 (Nb) + 钽 (Ta)： 形成关键的强化相γ''（Ni₃Nb）的主要元素（铌含量通常在4.75-5.5%）。

钼 (Mo)： 提供固溶强化并增强耐蚀性（含量通常在2.8-3.3%）。

钛 (Ti) 和 铝 (Al)： 形成强化相γ'（Ni₃(Al, Ti)）的元素（钛含量通常在0.65-1.15%，铝含量通常在0.20-0.80%）。

碳 (C)： 含量需严格控制（通常≤0.08%）。

其他元素如钴(Co)、铜(Cu)、锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)等含量均有严格限制，以保证材料纯净度和性能。

三、 物理与力学性能（典型值，依据标准及状态）

物理性能：

密度： 约 8.19 g/cm³。

熔点范围： 约 1260-1340°C。

热膨胀系数： 随温度变化（需查具体温度区间数据）。

热导率： 相对较低（具体值随温度变化）。

电阻率： 相对较高。

力学性能（以GB/T 14996-2010规定的薄板/带材标准热处理后状态为例）：

室温抗拉强度 (Rm)： ≥ 1270 MPa。

室温规定塑性延伸强度 (Rp0.2)： ≥ 1030 MPa。

室温断后伸长率 (A)： ≥ 12%。

高温持久强度： 如 650°C / 690 MPa 应力下的持久寿命要求（具体值需查阅标准相应条款）。

硬度： 通常在 HRC 35-45 范围内（取决于热处理状态）。

四、 热处理工艺

GH145的性能高度依赖精确的热处理制度，通常包括两个主要步骤：

固溶处理： 在约 950-980°C 保温一定时间（根据截面厚度），然后快速冷却（通常水淬或空冷）。目的是溶解大部分强化相，获得过饱和固溶体，为后续时效做准备，同时获得较软的加工状态。

时效处理（沉淀硬化）： 采用双级时效以获得最佳强化效果。

第一阶段： 在 720±5°C 保温 8小时，然后以约50°C/小时的速度炉冷。

第二阶段： 冷却到 620±5°C 保温 8小时，然后空冷。

此过程促使γ'和γ''强化相弥散析出，实现显著的沉淀硬化效果。

五、 主要应用领域

凭借其卓越的综合性能，GH145被广泛应用于对材料要求极其苛刻的高端领域：

航空航天： 涡轮发动机关键部件（压气机盘、机匣、叶片、紧固件、燃烧室部件、轴类）、火箭发动机部件、航天器结构件。

能源工业： 燃气轮机叶片、盘、环、燃烧室部件；核反应堆相关部件（如燃料棒格架）。

石油化工： 井下工具（如高温高压阀门、测井仪器外壳）、反应器部件、热交换器管材（需考虑具体腐蚀环境）。

汽车工业： 高性能赛车发动机部件（如涡轮增压器叶轮、排气阀）。

医疗器械： 要求高强度、耐腐蚀和生物相容性的植入器械（需特定认证）。

模具工业： 需要高强度和良好热疲劳性能的压铸模具。

六、 标准依据与重要性（GB/T 14996-2010）

GB/T 14996-2010《高温合金冷轧薄板和带材》是规范GH145这类高温合金薄板、带材生产和交付的国家标准。它详细规定了：

牌号及化学成分： 明确GH145的合金元素含量范围及杂质限量。

尺寸、外形及允许偏差： 对板材/带材的厚度、宽度、长度、不平度、侧边弯曲等提出要求。

技术要求： 包括冶炼方法、交货状态（如固溶态、固溶+时效态）、力学性能（室温拉伸、高温持久等）、工艺性能（如弯曲）、表面质量（光洁度、缺陷允许程度）、内部质量（低倍、高倍组织要求）等。

试验方法： 规定各项性能指标的检测标准和程序。

检验规则： 明确组批规则、取样位置和数量、复验与判定规则。

包装、标志和质量证明书： 规范产品交付时的要求。

严格遵循GB/T 14996-2010标准，是确保GH145高温合金薄板/带材材料成分准确、性能稳定可靠、满足设计和使用要求的根本保障。

七、 使用与加工注意事项

热处理敏感性： 热处理制度对最终性能影响巨大，必须严格控制温度、时间和冷却速率。

加工硬化： 冷加工时硬化快，需要较大的加工力，建议采用锋利的刀具、较低的切削速度和进给量，并充分冷却润滑。中间退火可能必要。

焊接： 虽可焊性好于多数同类合金，但焊后强度和耐蚀性会下降，强烈建议进行焊后热处理（通常为完整的固溶+时效）以恢复性能。需选用匹配焊材（如ERNiFeCr-2）并控制热输入和层间温度。

耐蚀性： 在强氧化性酸或含硫化物等特定环境中可能出现晶间腐蚀或应力腐蚀开裂，选材时需评估具体服役环境。

成本： 属于高端合金材料，成本较高。

总结：

GH145 (Inconel 718) 是一种性能极其全面、应用极为广泛的镍基沉淀硬化高温合金。它在高达约650°C的高温下表现出色的强度、抗蠕变、抗疲劳性能，兼具良好的耐腐蚀/抗氧化性、工艺性和焊接性。GB/T 14996-2010标准为GH145高温合金薄板和带材的生产、检验和质量控制提供了权威的国家规范，确保了材料在航空航天、能源、化工等关键领域的可靠应用。选择和使用GH145时，需深刻理解其性能特点、热处理工艺要求以及加工焊接的注意事项，并严格依据相关标准执行，方能充分发挥这一顶级工程材料的潜力。

镍铬合金种类繁多，应用广泛，尤其是在高温、耐腐蚀和电阻电热领域。主要牌号体系包括国际通用的商业牌号（如Inconel, Hastelloy, Nichrome等）和一些国家/行业标准牌号（如ASTM, UNS, DIN, GB等）。

以下是上海商虎有色金属有限公司一些常见且重要的镍铬合金牌号及其主要应用领域：

一、高温合金与耐蚀合金 (主要基于镍，铬是关键合金元素)

这些合金通常具有优异的高温强度、抗氧化性和耐腐蚀性，广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。

Inconel 系列 (Special Metals Corporation)

Inconel 600 (UNS N06600): Ni-15.5Cr-8Fe。优异的耐高温氧化和耐腐蚀性，广泛用于热处理、化工、核工业。

Inconel 601 (UNS N06601): Ni-23Cr-14Fe-1.4Al。非常高的抗氧化性（尤其抗循环氧化），高温强度好。用于高温热处理炉、燃气轮机部件。

Inconel 617 (UNS N06617): Ni-22Cr-12.5Co-9Mo-1.2Al。极高的高温强度和抗氧化性，用于燃气轮机燃烧室、高温化工部件。

Inconel 625 (UNS N06625): Ni-21.5Cr-9Mo-3.6Nb。极其优异的耐腐蚀性（尤其是点蚀、缝隙腐蚀、氯化物应力腐蚀开裂）和高温强度。应用极广：海洋、化工、航空航天。

Inconel 690 (UNS N06690): Ni-30Cr-9Fe。极高的铬含量，对氧化性介质（如硝酸、高温水）和应力腐蚀开裂（尤其核电站一回路水环境）有极佳抵抗力。主要用于核电。

Inconel 718 (UNS N07718): Ni-19Cr-18.5Fe-5.1Nb-3Mo-0.9Ti-0.5Al。最广泛使用的高强度高温合金，时效硬化，用于喷气发动机、燃气轮机关键高温承力部件。

Inconel X-750 (UNS N07750): Ni-15.5Cr-7Fe-2.5Ti-1Nb-0.7Al。时效硬化合金，高温强度好，用于弹簧、紧固件、燃气轮机部件。

Hastelloy 系列 (Haynes International)

Hastelloy C-276 (UNS N10276): Ni-15.5Cr-16Mo-5.5Fe-4W。万能耐蚀合金，对氧化性和还原性酸、混合酸、卤化物（Cl⁻, F⁻）及局部腐蚀有极佳抵抗力。化工、环保、烟气脱硫核心材料。

Hastelloy C-22 (UNS N06022): Ni-22Cr-13Mo-3Fe-3W。比C-276更优的耐点蚀/缝隙腐蚀能力和热稳定性。应用同C-276，要求更高时选用。

Hastelloy X (UNS N06002): Ni-22Cr-18.5Fe-9Mo-1.5Co-0.6W。优异的高温强度和抗氧化性，用于燃气轮机燃烧室部件、工业炉。

其他重要高温/耐蚀镍铬合金

Nimonic 系列 (如75, 80A, 90, 105, 115, 263等): 英国发展的高温合金系列，主要基于Ni-Cr，添加Co, Ti, Al进行时效硬化。主要用于航空发动机涡轮叶片、盘、环等。

Waspaloy (UNS N07001): Ni-19.5Cr-13.5Co-4.3Mo-1.4Al-3Ti。高强度时效硬化合金，用于高温紧固件、涡轮盘、叶片。

Alloy 800/800H/800HT (UNS N08800/N08810/N08811): 通常归类为铁镍基合金（Fe~32Ni-21Cr），但铬含量高，性能接近镍基合金。优异的耐高温氧化和渗碳，广泛用于石化裂解炉管、换热器。

Alloy 330 (UNS N08330): Fe-35Ni-19Cr。铁镍基合金，高温强度和抗渗碳性优异，用于工业炉部件、热处理设备。

RA330 (等效于Alloy 330): 常用商品名。

Monel K-500 (UNS N05500): Ni-30Cu-1.5Al-0.6Ti (含~0.5Cr)。虽然以铜为主，但含少量铬，时效硬化，强度高，耐海水腐蚀。用于海洋工程、泵轴、阀门。

二、电阻电热合金

这类合金要求高电阻率、低电阻温度系数、良好的高温抗氧化性和足够的高温强度。

Nichrome (镍铬) 系列

NiCr 80/20 (如Nichrome A, C): Ni-20Cr。最经典的电阻电热合金，电阻率高，抗氧化性好，工作温度可达~1150°C。广泛用于电炉丝、加热元件、电阻丝。

NiCr 70/30 (如Nichrome B): Ni-30Cr。比80/20更高的电阻率和抗氧化温度（~1200°C），但加工性稍差。

NiCr 60/15 (如Nichrome D): Ni-15Cr-25Fe。含铁量高，成本较低，抗氧化性和工作温度（~1050°C）稍低于80/20，用于要求稍低的加热元件。

Cr20Ni80, Cr30Ni70 (中国GB牌号): 分别对应NiCr80/20和NiCr70/30。

Cr15Ni60 (中国GB牌号): 对应NiCr60/15。

三、其他特殊用途镍铬合金

磁性合金

Permalloy (坡莫合金) 系列 (如80 Permalloy): Ni-~80Fe-~5Mo (含少量Cr或其他元素)。高磁导率、低矫顽力的软磁合金，用于变压器铁芯、磁屏蔽等。部分牌号含少量铬。

Elinvar, Invar (殷钢): 恒弹性模量合金和低膨胀合金（Fe-36Ni），有时也含铬调整性能。

焊接材料

ERNiCr-3 (如Inconel 82焊丝): 用于焊接600合金等。

ERNiCrFe-7A (如Inconel 617焊丝): 用于焊接617合金等。

ERNiCrMo-3 (如Hastelloy C-276焊丝): 用于焊接C-276合金等。

ENiCrFe-2/-3/-4 (镍铬铁焊条): 用于焊接镍基合金、不锈钢等。

选择镍铬合金牌号的关键因素

工作温度: 高温强度、蠕变强度、抗氧化性。

腐蚀环境: 介质类型（酸、碱、盐、氧化性/还原性）、浓度、温度、是否存在点蚀/缝隙腐蚀/应力腐蚀开裂风险。

力学性能要求: 强度、韧性、硬度（室温及高温）。

物理性能要求: 电阻率、热膨胀系数、磁性等。

加工性能: 铸造、锻造、焊接、机加工性能。

成本: 不同合金成本差异巨大。

总结

镍铬合金牌号极其多样，从Inconel, Hastelloy, Nimonic等高性能高温耐蚀合金，到Nichrome等经典的电阻电热合金，再到磁性合金、焊接材料等，涵盖了极其广泛的应用领域。具体选择哪一个牌号，必须紧密结合具体的应用环境（温度、应力、介质）和性能要求进行综合评估。

如果你有特定的应用场景（比如需要耐什么腐蚀、工作温度是多少、承受什么载荷），我可以帮你推荐更具体的牌号范围。