GH3128固溶强化型镍基合金百科解析

GH3128固溶强化型镍基合金百科解析

一、 概述与定义

GH3128（曾用牌号：GH128）是一种先进的固溶强化型镍基高温合金。它是在镍-铬基体的基础上，通过加入大量的钨、钼等难熔金属元素进行固溶强化，并辅以铝、钛等元素形成弥散强化相，从而获得极其优异的高温性能。

其核心设计理念是：在高温下保持高强度和优异的抗疲劳、抗蠕变性能，同时具备出色的抗氧化、耐腐蚀能力和良好的冷热加工性能。这使得GH3128成为在950~1000°C高温区间内工作的关键部件的首选材料之一，广泛应用于航空航天、能源工业等领域。

二、 核心特性

GH3128合金之所以备受青睐，源于其综合的卓越性能：

优异的高温强度与持久性能：得益于钨、钼等元素的固溶强化效应，该合金在高温下能保持很高的强度，抵抗变形和断裂的能力极强，具有出色的持久寿命和抗蠕变性能。

杰出的抗氧化和耐腐蚀性能：高含量的铬（Cr）元素使合金表面能形成一层致密且附着力强的Cr₂O₃保护膜，有效抵抗高温下的氧化（起皮）和燃气腐蚀。其耐含硫气氛腐蚀的能力也尤为突出。

良好的疲劳性能：无论是在高周疲劳还是低周疲劳条件下，GH3128都表现出较高的疲劳强度，能够承受交变载荷，适用于制造高速旋转或承受周期性应力的部件。

满意的成形与焊接性能：作为固溶强化型合金，其组织为单一的奥氏体，在退火状态下塑性好，便于进行冷、热加工成形。同时，它可采用氩弧焊、电子束焊等多种方法进行焊接，且焊后裂纹倾向性较低。

三、 化学成分解析

GH3128的化学成分是其性能的根源（以下为典型值范围，具体以标准为准）：

镍 (Ni)：基体。提供面心立方结构的奥氏体基体，保证了高温下的组织稳定性和韧性。

铬 (Cr)：约 19~22%。主要提供抗氧化和耐腐蚀能力。

钨 (W)：约 7.5~9.0%。核心强化元素。原子尺寸大，固溶到镍基体中造成强烈的晶格畸变，极大地提高了合金的高温强度和蠕变抗力。

钼 (Mo)：约 7.5~9.0%。作用与钨类似，同为重要的固溶强化元素，共同提升高温性能。

铝 (Al)：约 0.4~0.8% 和 钛 (Ti)：约 0.4~0.8%。两者共同作用，在时效过程中形成弥散分布的γ'相（Ni₃(Al, Ti)），提供额外的沉淀强化，进一步增强强度。

碳 (C)：微量。与活性元素形成碳化物，起到一定的晶界强化作用，但含量需严格控制以防形成过多有害相。

铈 (Ce)：微量。作为稀土元素，添加极少量即可显著改善合金的抗氧化性能和工艺塑性。

四、 微观组织结构

在标准固溶处理状态下，GH3128的微观组织主要由以下几部分组成：

γ 相：镍基奥氏体固溶体基体。钨、钼、铬等元素固溶在其中。

γ' 相：弥散分布在γ基体中的纳米级有序相（Ni₃(Al, Ti)），是重要的强化相。

碳化物：主要是M₆C型和MC型碳化物，倾向于在晶界析出，可以钉扎晶界，阻止高温下晶界滑移，提高蠕变强度。常见的碳化物有WC、MoC等。

微量相：可能含有极少量其他金属间化合物。

这种“固溶强化 + 弥散沉淀强化 + 晶界强化”的多重强化机制，共同构筑了GH3128坚固的高温性能大厦。

五、 主要应用领域

凭借其特性，GH3128被用于制造各种在极端高温和恶劣环境下工作的关键部件：

航空航天领域：这是其最主要的应用场景。常用于制造航空发动机的燃烧室火焰筒、导向叶片、涡轮外环、支撑环、加力燃烧室等高温静止部件。这些部位直接承受高温燃气的冲击，对材料的耐高温和抗氧化要求极为苛刻。

能源工业领域：用于燃气轮机的高温燃烧室部件、热交换器等。

工业炉领域：作为高温炉管、辐射管、马弗罐等，用于热处理、烧结等高温工业过程。

其他领域：在需要高温强度和耐腐蚀的特定化工设备中也有应用。

六、 工艺与热处理

GH3128合金的常规热处理制度为：1180℃ ±10℃，保温一段时间后空冷。这是一种固溶处理，目的是：

溶解合金在前期热加工过程中析出的各种相（如碳化物、γ'相）。

获得均匀、过饱和的单相奥氏体组织。

使晶粒尺寸处于最佳状态，为后续使用提供最优的综合性能。

经过固溶处理后，材料处于软化状态，便于进行机械加工。在实际使用中，部件在高温下运行时，会自发地析出细小的γ'相和碳化物，从而实现强化。

七、 总结

总而言之，GH3128是一款设计非常成功的固溶强化型镍基高温合金。它通过巧妙的“高钨钼固溶强化为主，辅以γ'相沉淀强化”的合金化设计，完美地平衡了超高温度下的强度、卓越的抗氧化耐腐蚀性、以及良好的工艺性能这三者间的关系。它虽然不是强度最高的合金，但其综合性能，特别是在900-1000°C氧化环境下的长期服役可靠性，使其在航空航天动力系统的关键热端部件领域占据了不可替代的重要地位，是现代工业“皇冠上的明珠”之一。

以下是上海商虎主要提供和经营的高温合金（耐蚀合金、精密合金也常一并归类）牌号，按基础类型分类：

一、 镍基高温合金

这是其产品系列中最核心的部分，种类最全，应用最广。

GH系列（国标牌号）:

GH3030 (GH30): 固溶强化型，800℃以下有良好的抗氧化和热强度，用于燃烧室部件。

GH3039 (GH39): 固溶强化型，用于900℃以下的燃烧室、加力燃烧室等。

GH3044 (GH44): 固溶强化型，抗氧化性好，用于950℃以下的燃烧室和涡轮部件。

GH3128 (GH128): 固溶强化型，具有高的塑性和良好的冲压、焊接性能，用于950℃以下的火焰筒、壳体等。

GH3536 (哈氏合金B-2): 优异的耐盐酸、硫酸腐蚀和抗应力腐蚀开裂能力，用于化工环境。

GH3625 (Inconel 625): 强度高，耐氧化和腐蚀性能优异，应用极其广泛，从航空航天到海洋、化工。

GH4169 (Inconel 718): 王牌产品，沉淀强化型，在-253℃到700℃温度范围内具有良好的综合性能，广泛应用于航空发动机涡轮盘、压气机盘、叶片、机匣等关键部件。

GH4099 (Inconel 699): 高铬含量，具有优良的高温抗氧化和抗腐蚀性能。

GH4133 (GH33): 沉淀强化型，用于750℃以下的涡轮叶片、涡轮盘等。

GH4145 (Inconel X-750): 沉淀强化型，具有良好的耐腐蚀、抗氧化性能和高温强度，用于弹簧、密封环等。

GH4180 (GH80): 类似Nimonic 80A，用于燃气轮机叶片。

国外对应牌号:

Inconel 600, 601, 625, 718, X-750

Hastelloy B-2, B-3, C-22, C-276, X (虽然哈氏合金更侧重于耐蚀合金，但因其高镍含量和高温性能，也常被归入此类)

Nimonic 75, 80A

Alloy 20 (CN3MN, 20号合金): 优异的耐硫酸腐蚀性能。

二、 铁镍基高温合金

GH系列:

GH1015, GH1016: 固溶强化型，抗氧化性好，用于制造850℃以下的燃烧室和加热炉构件。

GH1131 (GH131): 固溶强化型，用于制造850~1000℃的燃烧室部件。

GH2036, GH2132 (A-286): 沉淀强化型，用于650℃~700℃的涡轮盘、紧固件等。

GH2135 (GH135)

GH2747: 具有极佳的高温抗氧化性，适用于高温炉辊、炉管等。

三、 钴基高温合金

国标牌号: GH5188 (GH188, 对应Haynes 188)

特点：在高达1100℃的温度下仍具有优异的强度和抗氧化性，耐热腐蚀和耐磨性好。用于燃气轮机喷嘴、导向叶片等。

四、 耐蚀合金

虽然不完全等同于高温合金，但因其成分和性能有重叠，商虎也大量经营。

Monel 400, K500 (蒙乃尔合金): 优异的耐海水和酸碱腐蚀能力。

Incoloy 800, 800H, 825, 925 (因科洛伊合金): 良好的综合耐腐蚀和力学性能。

哈氏合金系列 (如上所述)。

总结表格（部分常见牌号）

商虎/国标牌号 近似美标牌号 主要特点和应用

GH4169 Inconel 718 应用最广，700℃以下高强度，用于涡轮盘、叶片等。

GH3625 Inconel 625 高强度，耐腐蚀抗氧化，应用广泛。

GH4145 Inconel X-750 高温弹簧、密封环、紧固件。

GH3536 Hastelloy B-2 耐盐酸、硫酸腐蚀。

GH2132 A-286, S66286 铁镍基，650℃~700℃的涡轮盘、紧固件。

GH5188 Haynes 188 钴基，1100℃下抗氧化，用于导向叶片、喷嘴。

Alloy C-276 Hastelloy C-276 极佳的耐点蚀、缝隙腐蚀能力。

Alloy 20 Carpenter 20, CN3MN 优异的耐硫酸腐蚀，化工阀门、泵。

如何获取最准确的信息？

访问官方网站：搜索“上海商虎合金集团”或“上海商虎特种合金”，在其官网的“产品中心”通常可以找到最全的牌号列表和产品形态（棒、板、管、丝等）。

直接联系：由于其库存和代理关系可能动态变化，最可靠的方式是直接联系其销售或技术部门，告知您的具体需求（如牌号、规格、标准、用途），他们会提供最准确的现货或订货信息。

希望这份详细的列表能帮助到您！