GH2130高温合金板【百科】

GH2130高温合金板

GH2130高温合金板是一种以铁-镍为基体、通过沉淀硬化工艺强化的高温结构材料。它属于中国国家标准（GB/T 14992）中的一种典型高温合金，以其在高温下优异的高强度、良好的抗疲劳和抗蠕变性能而闻名，广泛应用于航空航天、燃气轮机等高端工业领域。

一、 概述与材料特性

GH2130高温合金，在国际上与之对应的典型牌号是美国的A-286。它是在Fe-25Ni-15Cr基体基础上，加入了钼、钛、铝、钒等元素形成的沉淀硬化型超合金。

其主要特性包括：

优异的高温强度：在650°C至700°C的温度范围内，仍能保持很高的强度和硬度，抗蠕变性能出色。

良好的抗氧化和耐腐蚀性：含有较高比例的铬元素，使其在高温环境下能形成致密的氧化铬保护膜，有效抵抗氧化和多种介质的腐蚀。

较高的疲劳强度：能够承受交变应力，适用于制造高速旋转的零部件。

满意的成形性与焊接性：在固溶状态下具有良好的塑性，可以进行冷、热加工成形。同时，它也可以通过多种焊接方法进行连接。

二、 化学成分

GH2130高温合金的化学成分是其性能的基础。其主要元素包括：

基体元素：铁 作为主要基体，镍 含量约在24%至27%，用于稳定奥氏体基体并提供固溶强化。

铬 含量约为13.5%至16%，是提供抗氧化和耐腐蚀性能的关键元素。

沉淀强化元素：钛 和铝 是主要的强化相形成元素，它们与镍形成金属间化合物γ‘相，通过时效热处理析出，极大地提高了合金的强度。此外，还含有少量的钼 和钒，起到辅助强化和稳定组织的作用。

微量合金元素：含有微量的硼 和磷，用于强化晶界，改善高温持久性能。

三、 物理与力学性能

物理性能：GH2130合金的密度约为7.93 g/cm³。其线膨胀系数和热导率等参数与温度密切相关，在设计高温部件时需要重点考虑。

力学性能：其力学性能高度依赖于热处理状态。

在固溶处理状态下，材料较软，塑性好，便于加工。

经过时效热处理后，弥散分布的γ‘强化相析出，使材料的室温强度和高温强度均获得大幅提升，能够满足高温高应力工况下的使用要求。

四、 热处理工艺

GH2130合金板的性能主要通过标准的热处理工艺来获得，通常为：

固溶处理：将板材加热到980°C左右，保温一段时间后快速冷却（通常为油冷或水冷），使合金元素充分固溶于基体中，得到均匀的过饱和固溶体。

时效处理：将固溶处理后的材料在700°C至720°C的温度下保温数小时，然后空冷。此过程促使γ‘相均匀、细密地析出，从而达到峰值强度。

五、 主要应用领域

凭借其综合性能，GH2130高温合金板主要被加工成各种关键零部件，应用于以下领域：

航空航天：是制造航空发动机关键部件的常用材料，如涡轮盘、压气机盘、叶片、轴、紧固件（螺栓、螺母）以及机匣等。

燃气轮机：用于制造燃气轮机的涡轮盘和叶片，承受高温燃气的冲击和高速旋转的离心力。

高性能汽车：在赛车或高性能车辆的涡轮增压器部件中有所应用。

核能及化工设备：用于制造需要在一定温度和压力下工作的紧固件和结构件。

六、 加工与注意事项

在使用GH2130高温合金板进行加工时，需注意以下几点：

切削加工：其加工硬化倾向较强，属于较难切削的材料。建议采用刚性好的设备、锋利的硬质合金或陶瓷刀具，并选择适当的切削速度和冷却液。

热加工：热锻、热轧等热加工温度范围较窄，通常需要在1000°C至1150°C之间进行，并需要严格控制工艺参数。

冷加工：在固溶状态下可以进行冷冲压、弯曲等，但所需的加工力较大，且回弹明显，需在模具设计时予以考虑。

焊接：可采用氩弧焊、电子束焊等方法。为获得最佳的焊接接头性能，焊后通常需要进行完整的固溶+时效热处理。

总结，GH2130高温合金板是一种技术成熟、性能可靠的高温结构材料。它在650-700°C温度区间的卓越强度、良好的综合性能以及相对可控的制造成本，使其在高温结构件领域占据了不可替代的重要地位，是现代工业，尤其是航空航天动力系统不可或缺的关键材料之一。