GH941（铁-镍-铬基沉淀硬化型变形高温合金）百科

GH941高性能高温合金是一种铁-镍-铬基沉淀硬化型变形高温合金，主要通过加入钼、铝、钛等元素进行强化。该合金在-253℃至750℃的宽温度范围内具有优异的综合性能，尤其在700-750℃下表现出良好的持久强度和蠕变强度。以下是该合金的详细参数介绍：

一、化学成分（典型质量分数%）

GH941合金的主要合金元素严格控制在一个较窄的范围内，以确保组织稳定性和力学性能：

碳 (C)： 0.05 ~ 0.10

铬 (Cr)： 18.0 ~ 20.0

钴 (Co)： 18.0 ~ 20.0

钼 (Mo)： 4.00 ~ 5.00

钛 (Ti)： 2.80 ~ 3.20

铝 (Al)： 1.80 ~ 2.20

铁 (Fe)： 余量

硼 (B)： ≤ 0.005

锰 (Mn)： ≤ 0.50

硅 (Si)： ≤ 0.30

磷 (P)： ≤ 0.015

硫 (S)： ≤ 0.010

铜 (Cu)： ≤ 0.20

镍 (Ni)： 基体元素（通常约为45-50%，与铁平衡）

二、力学性能

GH941通过时效处理析出γ'相进行强化，在不同温度下表现出稳定的强度。

拉伸性能（室温典型值）：

抗拉强度：≥ 1000 MPa

屈服强度：≥ 700 MPa

延伸率：≥ 15%

高温持久性能（700-750℃）： 在该温度区间具有优异的高温蠕变抗力和持久寿命，常用于制造在高温下长期工作的旋转部件。

低温性能： 在-253℃的低温下仍能保持良好的强度和塑性，无明显韧脆转变现象。

三、工艺性能与要求

冶炼工艺： 通常采用真空感应熔炼+真空自耗重熔或真空感应熔炼+电渣重熔的双联工艺，以保证合金的纯净度和成分均匀性，降低气体和夹杂物含量。

热加工：

热加工温度范围较窄，通常在 1050℃ ~ 1150℃ 之间。

合金的变形抗力较大，需严格控制加热温度和变形量，防止开裂。

热处理制度：

固溶处理： 约 1100℃ ± 10℃，保温后快速冷却（水冷或油冷），目的是使合金元素充分固溶。

时效处理： 通常在 750℃ ~ 800℃ 范围内进行长时间时效，以析出均匀细小的强化相。

冷成型与焊接： 可以进行氩弧焊和电阻焊，但需选择合适的焊接工艺参数，并在焊后进行适当的热处理以消除应力。

四、物理性能

密度： 约为 8.24 g/cm³

熔点范围： 1330℃ ~ 1380℃

磁性能： 奥氏体组织，无磁性。

弹性模量：

20℃ 时，弹性模量约为 200 GPa

随着温度升高，弹性模量呈下降趋势，在700℃时约为 150 GPa

热导率： 随温度升高而增加，在 20-700℃ 范围内，热导率约为 12-20 W/(m·K)。

线膨胀系数： 在 20-700℃ 范围内，平均线膨胀系数约为 16.0 × 10⁻⁶ /℃。

五、典型应用

由于上述特性，GH941主要用于航空航天和能源工业中要求高可靠性的热端部件：

航空发动机涡轮盘、压气机盘

高压压气机叶片和隔圈

紧固件和密封环

核反应堆及深冷环境用结构件