K417（K417G）铸造高温合金百科

K417（及其改型K417G）是一种镍基铸造高温合金，在中国材料标准体系中被广泛使用。它相当于或类似于美国的IN-100合金。

以下是对该材料的详细说明：

1. 基本归类与特点

类型： 沉淀硬化型镍基铸造高温合金。

工艺： 主要采用真空熔模精密铸造工艺制造，用于制造形状复杂的铸件。

核心特点： 高合金化、高强度。其高性能来源于极高的γ‘强化相（Ni₃(Al, Ti)）体积分数（约60-70%），在高温下具有出色的抗蠕变和抗疲劳性能。

使用温度： 适合在900°C - 1000°C 的温度范围内使用。

2. 主要化学成分（典型范围）

镍 (Ni)： 基体

铬 (Cr)： 8.5-10.5% （提供抗氧化和抗腐蚀能力）

钴 (Co)： 14-16% （固溶强化，提高高温性能）

钼 (Mo)： 2.5-3.5% （固溶强化）

铝 (Al)： 4.5-5.5% （形成γ‘强化相的主要元素）

钛 (Ti)： 4.5-5.0% （形成γ‘强化相的主要元素）

钒 (V)： 0.8-1.2%

碳 (C)： 0.15-0.22% （形成碳化物，强化晶界）

硼 (B)： 0.02-0.04% （净化并强化晶界）

锆 (Zr)： 0.05-0.10% （净化晶界）

3. 核心特性

极高的高温强度： 在950°C以下具有极佳的比强度（强度/密度比），是早期高性能涡轮叶片的标杆材料。

良好的抗氧化性： 足够的铬含量使其在高温下能形成保护性氧化层。

优异的铸造性能： 流动性好，能够铸造出复杂内腔冷却通道的空心涡轮叶片和导向叶片。

密度较低： 约为7.8 g/cm³，在镍基高温合金中属于较低水平，有利于减轻零件重量。

4. 主要缺点

塑性韧性较低： 这是高强度带来的必然代价，表现为较低的延伸率和冲击韧性。

抗热腐蚀性能一般： 铬含量相对不高，在含有硫、钒等杂质的恶劣燃烧环境中，抗热腐蚀能力不如高铬合金。

可焊性差： 焊接时极易产生裂纹，通常不作为可焊接结构材料。

组织稳定性问题： 在长期高温应力下，γ‘相会粗化，并可能析出有害的拓扑密堆相，导致性能下降。

5. K417 与 K417G 的区别

K417： 是基础牌号。

K417G： 是改型或优化版本。通常，“G”可能代表“改进”（Gaijin）。其改进方向通常包括：

调整微量元素（如B、C、Zr）的含量，以改善晶界状态和长期组织稳定性。

优化热处理制度，以获得更均衡的综合性能。

提高纯净度，减少有害杂质，提升力学性能的可靠性和重复性。

总体目标是在保持K417高强度优势的同时，一定程度上改善其韧性、持久寿命或抗疲劳性能。

6. 典型应用

由于其卓越的高温强度和铸造性能，主要应用于航空航天和燃气轮机领域：

航空发动机涡轮转子叶片（尤其是早期和中等推力的发动机）

涡轮导向叶片

整体涡轮盘（铸造的盘件）

航天器发动机热端部件

地面燃气轮机的涡轮叶片

总结

K417（K417G）是一种经典的、高强度镍基铸造高温合金。它代表了通过高体积分数γ‘相进行强化的设计思路，在高温结构材料发展史上占有重要地位。虽然新一代合金在耐高温能力、抗腐蚀性和组织稳定性方面有所超越，但K417及其改型因其成熟的工艺和良好的综合性能，仍在特定领域得到应用。K417G是其在成分和工艺上优化的版本，旨在提升其长期使用的可靠性。