GH4099高温合金钢板化学成分分析

GH4099高温合金

一、概述
GH4099（GH99）是 一种高合金化的镍基时效板材合金，用钴、钨、和铝、钛等元素综合强化，使合金具有较高的热强性，900℃以下可以长期使用，最高工作温度可达1000℃。
该合金组织稳定，并具有满意的冷热加工成型和焊接工艺性能，适合于制造航空发动机燃烧室和加力燃烧室等高温板材承力焊接结构件，用该合金制造的大型板材结构件，可在固溶处理后不经时效处理直接使用。主要产品有板材和丝材，也可以生产板材和锻件。
中文名GH4099
类    型镍基时效板材合金
最高工作温度1000℃
材料牌号GH4099(GH99)材料介绍
1.1、材料牌号
GH4099(GH99)
1.2、GH4099(GH99)
相近牌号 ЭП693，ХН68МВКТЮР(俄罗斯)
1.3、GH4099材料的技术标准
GJB 1952-1994 《航空用高温合金冷轧薄板规范》
BZ 44-903B-06 《GH99合金冷轧薄板技术条件》 （抚顺钢厂企标）
二、GH4099化学成分

‌GH4099是一种高合金化的镍基时效板材合金，其化学成分（质量分数）主要包括：铝（Al）7.0–9.0%、铬（Cr）26.5–29.5%、钼（Mo）1.0–3.0%、钛（Ti）0.7–1.5%，镍（Ni）为余量，并含有少量碳（C≤0.15%）、铁（Fe≤5.0%）、铜（Cu≤0.50%）等杂质元素‌。

‌主要元素及其功能‌

‌铝（Al 7.0–9.0%）‌：作为主要时效强化元素，与镍形成Ni₃Al相，显著提升合金高温强度。‌‌

‌铬（Cr 26.5–29.5%）‌：形成致密氧化膜，赋予合金优异的高温抗氧化能力。‌‌

‌钼（Mo 1.0–3.0%）‌：通过固溶强化和细化晶界相，增强蠕变抗力。‌‌

‌钛（Ti 0.7–1.5%）‌：与铝协同析出Ni₃(Ti,Al)相，优化析出相分布。‌‌

‌其他成分与杂质控制‌

‌镍（Ni余量）‌：构成合金基体，确保高温稳定性。‌‌

‌微量元素‌：碳（C≤0.15%）、铁（Fe≤5.0%）、铜（Cu≤0.20%）等严格限制含量，以避免组织粗化或性能退化。‌‌
物理性能

密度：GH4099合金的密度约为8.24~8.47g/cm³（具体密度可能因生产条件而异），这一密度使得合金在高温环境下具有较轻的质量负担，有利于减轻发动机等部件的重量。

热性能：合金的熔化温度范围为13451390℃；热导率随温度升高而增加；线膨胀系数也随温度升高而增大，在201000℃范围内，线膨胀系数逐渐增加。

电性能：GH4099合金的电阻率随温度升高而增加，但整体保持较低水平。此外，该合金无磁性。

机械性能

抗拉强度：常温下，GH4099合金的抗拉强度可达到1100MPa以上；在700℃高温下，抗拉强度依然可保持在600MPa以上。

屈服强度：在室温下，其屈服强度较高；在750℃时，屈服强度也可达到600MPa左右。

高温疲劳强度：GH4099合金具有较高的高温疲劳强度，能够在长期高温工作条件下承受反复应力。

硬度：在常温下，GH4099的硬度大约为250HB，保证了其在高温下的耐磨性和抗变形能力。

抗蠕变性能：该合金具有较低的蠕变速率，尤其是在高温和高应力条件下，能有效延缓材料的蠕变变形。
三、GH4099(GH99) 热处理制度
板材经1140～1160℃，空冷处理；焊丝经1100～1140℃，空冷处理。
四、加工与焊接性能

冷热加工成形：GH4099合金组织稳定，具有满意的冷热加工成形性能，适合制造各种形状和尺寸的部件。

焊接性能：合金具有较好的焊接性，可采用常规焊接工艺如氩弧焊（TIG焊）、缝焊、点焊和电阻焊等进行加工。但需注意，由于合金中含有较多的铝、钛等元素，焊接过程中容易产生热裂纹，因此需采取特殊的焊接工艺和严格的焊接参数控制。
五、GH4099(GH99) 熔炼与铸造工艺
合金采用真空感应炉加电渣重熔工艺生产。
GH4099(GH99) 品种规格与状态
供应的冷轧薄板δ0.8～4.0mm的冷轧薄板和d0.3~10mm的冷拉丝材，均固溶处理和碱酸洗后供应。
六、应用领域

GH4099合金因其优异的高温强度、抗氧化性、抗腐蚀性和良好的机械性能，被广泛应用于航空、航天、能源等领域。具体应用场景包括：

航空发动机部件：如涡轮叶片、燃烧室、喷嘴和加力燃烧室等部件，这些部件需要承受高温、高压和复杂的工作环境，GH4099合金成为理想材料。

燃气轮机：作为关键高温部件，GH4099合金在燃气轮机中提供较长的使用寿命并保证长期稳定运行。

核能反应堆：利用其耐腐蚀性能和抗高温氧化能力，GH4099合金在核能领域中也得到了应用。