GH2150鎳合金 GH150固溶強化高溫合金參數分析

GH2150是一種Ni-Fe-Cr基高溫合金，具有高強度、高塑性、低膨脹系數等特點。 GH2150通過固溶強化+時效強化+晶界凈化的綜合機制，實現了高溫強度、抗氧化性和加工性能的平衡。其廣泛適用于750℃以下的高溫承力部件，但需嚴格避免超溫使用。 可通過傳統加工技術進行加工，也可采用熱加工、焊接等工藝。適用于制造在700攝氏度下運行的噴氣發動機板的焊接承載結構件，以及在600攝氏度以下長期運行的燃氣輪機轉子和壓縮機葉片。隨著科技發展，高溫合金也在不斷升級，未來將有更廣泛的應用。
GH2150是一種Ni-Fe-Cr基高溫合金，通過鎢、鉬的固溶，鈦、鋁、鈮的時效，微量碳、硼、鋯、鈰的晶界強化。在750以下長期使用，結構穩定，強度高，塑性好，膨脹系數低。此外，該合金具有良好的熱加工塑性和令人滿意的焊接、冷成形和切削性能。

一、化學成分

GH2150是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金，主要成分如下（質量分數/%）：

元素      范圍

C         ≤0.08

Cr        14-16

Ni        45-50

W        2.5-3.5

Mo     4.5-6.0

Al       0.8-1.3

Ti        1.8-2.4

Fe       余量

其他（B、Ce、Nb等）
 B≤0.010, Ce≤0.020, Nb 0.9-1.4

關鍵元素作用：

• Cr、Ni：基體元素，提供抗氧化性和高溫穩定性。

• W、Mo：固溶強化，提升高溫強度和抗蠕變性能。

• Ti、Al、Nb：形成γ'相（Ni?(Al,Ti)）實現時效強化。

• B、Ce：凈化晶界，減少晶界脆性。

二、性能特點

1. 高溫性能

• 使用溫度：長期使用溫度≤750℃，短時可達800℃；超過800℃時，μ相和γ'相聚集導致性能下降。

• 高溫強度：750℃下抗拉強度≥800 MPa，屈服強度≥650 MPa。

• 抗氧化性：表面形成Cr?O?氧化膜，耐高溫氧化和硫化腐蝕。

2. 力學性能

• 抗拉強度：冷軋薄板≥800 MPa，熱軋棒材≥1030 MPa。

• 延伸率：冷軋薄板≥30%，熱軋棒材≥15%。

• 硬度：HBW 277-375（時效處理后）。

3. 加工性能

• 熱加工：鍛造溫度1120℃±20℃，終鍛溫度≥900℃；熱軋溫度1100-1150℃。

• 冷加工：冷軋總壓下量約40%，支持冷成形和切削加工。

• 焊接性能：適用氬弧焊、點焊，焊后需時效處理以恢復性能。

4. 物理性能

• 密度：8.26 g/cm3，熔點：1320-1365℃。

• 熱導率：2.6-4.6 W/(m·K)（100-900℃）。

三、熱處理制度

根據不同產品形態，熱處理工藝如下：

1. 棒材、鍛件：

• 固溶處理：1040-1060℃保溫1小時，水冷。

• 時效處理：750℃±10℃保溫16-24小時，空冷。

2. 冷軋薄板：

• 固溶處理：1040-1080℃保溫后水冷。

• 時效處理：750℃±10℃保溫16小時，空冷。

3. 焊絲：1050℃±10℃固溶后空冷。

4. 國外推薦工藝：部分標準建議兩次時效（780℃+650℃）以優化性能。

四、執行標準

GH2150的生產與檢測遵循以下標準：

• 中國標準：

• GJB 3020-1997（航空用環坯）、HB 6570-1992（棒材）、HB 6571-1992（冷軋薄板）。

• 國際標準：

• ASTM B575（板材）、ASME SB-564（鍛件）。

• 產品形態：熱軋中厚板、冷軋薄板、棒材、環形件、鍛件及焊絲。

五、應用領域

1. 航空航天：噴氣發動機燃燒室外套、渦輪盤、高壓壓氣機葉片。

2. 能源與化工：燃氣輪機轉子、核反應堆高溫部件、化工設備耐蝕管道。

3. 其他領域：火箭發動機噴嘴、高溫模具。

六、總結

GH2150通過固溶強化+時效強化+晶界凈化的綜合機制，實現了高溫強度、抗氧化性和加工性能的平衡。其廣泛適用于750℃以下的高溫承力部件，但需嚴格避免超溫使用。具體工藝參數可參考相關標準或供應商技術文檔（如江蘇九銘特鋼有限公司等）