成分百科：Fe-Ni-Cr基强化合金-CR-2冷轧薄板/圆钢

CR-2（现行国标牌号GH1140，旧牌号GH140，俄系相近ЭИ602）是我国Fe-Ni-Cr基固溶强化型变形高温合金中面向850℃级薄壁焊接板材结构的代表材料。它与前文所述的GH38A、GH36、GH35A、R-26在强化路线上有本质分野：后者均依赖γ′或碳氮化物时效析出强化，而CR-2完全不靠时效硬化，以35%—40%Ni+余量Fe稳奥氏体、20%—23%Cr建氧化膜、1.4%—1.8%W+2.0%—2.5%Mo固溶畸变扛蠕变、微量Al/Ti仅作晶界净化和辅助，换来的是固溶态即交付、极高塑性（δ5≥40%）、优异冷热疲劳与焊接性，以及550—850℃长期组织不时效脆化的稳定性，是航空发动机与燃气轮机燃烧室火焰筒、加力扩散器、可调喷口壳体等薄板焊接组件的高性价比解。

一、化学成分、组织特征与强化机理

CR-2化学成分（质量分数）为：C 0.06%—0.12%，Cr 20.0%—23.0%，Ni 35.0%—40.0%，W 1.40%—1.80%，Mo 2.00%—2.50%，Al 0.20%—60%（取0.20%—0.60%），Ti 0.70%—1.20%，Fe余量，Ce≤0.05%，Mn≤0.70%，Si≤0.80%，P≤0.025%，S≤0.015%；电弧炉熔炼时控制ω(Al+Ti)≤1.55%，电弧炉+电渣重熔时≤1.75%。 这套配比的底层逻辑是“奥氏体稳、铬高、钨钼足、Al/Ti收着用”：Ni量卡在35%—40%使Fe-Ni奥氏体从-196℃到900℃以上不发生γ→α转变，Cr量拉到20%—23%与GH35A同级、高于GH38A约10个点，确保700—900℃生成致密自愈合Cr₂O₃膜；W、Mo原子半径大、扩散慢，固溶于γ基体产生强畸变场，是600—850℃抗蠕变的主轴；Al/Ti总量刻意压低（不超过1.75%），目的不是析出大体积分数γ′，而是避免固溶态过饱和导致板材退火后晶粒内预析出、损害焊接与冷成形，同时Ti与C、N结合轻微净化、Ce脱氧脱硫。

固溶处理后金相为单相奥氏体γ，无时效硬化相，晶界仅见极少量TiC、M₂₃C₆雏形；与GH38A的γ′共格切过、R-26的富Coγ′、GH36的VC/VN完全不同，CR-2的“强化”是W/Mo/Cr在γ中的固溶畸变+高Cr氧化膜+奥氏体本身的高温蠕变抗力三者之和，属于典型固溶强化型。长期在550—800℃服役会有轻微硬化（析出极细碳化物与微量σ倾向），室温塑性从δ5≈46%降到35%—40%，但不出现GH38A式σ相脆化或GH36式M₂₃C₆连网，组织稳定性优于所有前述时效硬化牌号。

物理性能：密度8.09g/cm³，熔点1358—1412℃，无磁性，电阻率1.07×10⁻⁶Ω·m，20—100℃线胀系数12.7×10⁻⁶/K，100℃热导率15.05W/(m·K)，20℃弹性模量约193GPa，这些参数与GH35A接近，便于同机种中与其环件、板材混用设计。

二、力学性能、热处理制度与工艺行为

CR-2以固溶态供货与使用，不时效。板材1050—1090℃空冷，管材/丝材1050—1080℃空冷或水冷，棒材/环坯1080℃±10℃空冷。 固溶温度低于1050℃则W/Mo回溶不足、高温强度掉档；高于1100℃板材晶粒粗大、800℃疲劳裂纹萌生加快，故薄板严控1050—1090℃空冷不可水淬（防薄板翘曲）。

典型力学性能（固溶态）：室温σb≥635—715MPa、σ0.2≥394MPa、δ5≥40%—46%、ψ≥33%，冲击aK≥11J/cm²；300℃ σb≈637MPa、δ≈43%；500℃ σb≈617MPa；600℃ σb≈598MPa、δ≈44%；700℃ σb≈392MPa、δ≈67%；800℃ σb≈245MPa、δ≈135%；900℃ σb≈118MPa、δ≈126%。 持久：700℃/235MPa寿命186h，800℃/88MPa寿命59h，900℃/29.4MPa寿命40—75h。可见其强度绝对值低于一切时效硬化牌号，但800℃仍保245MPa且延伸率翻倍，这种“中温强度适中、高温塑性极佳”的曲线形状正是燃烧室薄壁件需要的——火焰筒受气动热循环而非静拉伸主载，容错靠塑性不是靠σb。

热加工：锻件装炉≤700℃、加热1160℃±20℃、终锻≥900℃；热轧板1160℃±20℃开轧、1180—950℃区间轧制、总变形>50%；冷轧压下30%—40%、成品平整<3%。冷成形性优良，薄板室温可拉深、压弯、胀形，介于GH3030与GH2132之间。焊接性是CR-2最亮眼指标：TIG、点焊、缝焊、滚焊均良，预热要求低于镍基GH3039，焊前不强制预热、焊后1050℃±10℃退火消应力即可恢复母材塑性，焊缝区无时效硬化、无热影响区γ′回溶软化问题（本来就没γ′），因此火焰筒纵缝、喷口壳体拼焊几乎都用它。切削加工性接近奥氏体不锈钢，因W/Mo存在略磨刀但无GH36高V碳化物之苦。

长期时效行为：550—800℃×100—300h后室温σb升至794—853MPa、δ降至39%—43%，700℃σb略升到450—461MPa，800℃持久寿命反而延长（78.4MPa>40h），说明轻微析出碳化物对蠕变有益；但>850℃长期开始沿晶界氧化（900℃晶界氧化深度约16μm/100h），1000℃氧化增重0.270g/(m²·h)、有剥落倾向，故持续温度严控≤850℃、推荐工作带600—800℃。

三、工程定位、典型应用与牌号序列比较

CR-2的适用边界非常清晰：600—850℃长期、900℃瞬态，载荷以热应力、气压差、振动疲劳为主而非高静拉/高蠕变，结构形态以0.8—3mm薄板焊接组件、管材、衬套、蒙皮为主。典型部件包括航空发动机燃烧室火焰筒、加力燃烧室扩散器、整流支板、稳定器、输油圈、加力可调喷口壳体、管接头、衬套、机尾罩蒙皮；地面燃气轮机燃烧室衬套、过渡段；飞机发动机护罩与高温导管；化工领域耐国产航空煤油（无CS₂腐蚀）及中温耐氧化承力薄件。 对国产航空煤油无论有无CS₂添加剂均无腐蚀，而镍基GH3039需添加剂防护，这是CR-2在燃油接触薄壁件上的隐性优势。

在我国高温合金谱系里，CR-2与GH3030/GH3039构成固溶强化薄板双轨：GH3030（Ni≈75%、Cr≈20%）耐900℃但成本高、强度低；GH3039（Ni≈基、含Nb）耐900℃、成形性佳但镍耗大；CR-2以Fe余量+35%—40%Ni把成本压到GH3039的60%—70%，工作上限850℃略低于GH3039的900℃，但800℃强度与塑性综合更适火焰筒。与前述时效硬化牌号错位明显：GH38A做700℃盘件（锻件主承力）、R-26做570℃螺栓（抗松弛）、GH36做650℃紧固、GH35A做750℃环件，而CR-2专司850℃以下薄板焊接非转动件，彼此不竞争。相较于GH132/A286，CR-2不时效、焊后不降级、薄板成形更自由，但650℃以上静强低于A286，故A286仍占中温锻件、CR-2占高温薄板。

选用时注意四点：一是只取固溶态，禁止“固溶+时效”画蛇添足（会轻微提室温强但恶化800℃塑性与焊接）；二是持续>850℃须换GH3039或镍基，CR-2在900℃以上氧化剥落不可控；三是薄板焊接后必须1050℃退火消应力，不可仅300℃低温消应力；四是长期运行件（如火焰筒翻修）检查晶界氧化深度，>0.1mm需换件而非修复。

总结

CR-2（GH1140/GH140）是Fe-38Ni-21Cr-1.6W-2.2Mo-0.4Al-0.9Ti系固溶强化型变形高温合金，以高Cr氧化膜+W/Mo固溶畸变+单相奥氏体稳定性为核心，经1050—1080℃空冷固溶后室温σb≈715MPa、δ5≈46%，800℃σb≈245MPa且δ≈135%，700℃氧化速率0.014g/(m²·h)、850℃以下长期组织不时效脆化、焊接性与冷成形性优于一切前述γ′/碳化物硬化牌号。其工程灵魂是“薄板焊接热端件专用”——精准卡位火焰筒、加力扩散器、可调喷口壳体等600—850℃非承力主载但热循环剧烈、必须焊接拼装的部件，以仅为镍基GH3039六到七成的成本换取足够的抗氧化与极高的工艺宽容度；理解它“不靠时效、靠固溶与塑性吃饭”的材质本性，杜绝拿时效硬化合金的强度指标去套它、杜绝超850℃长期服役、焊后必退火，是CR-2在燃烧室薄壁结构上用出寿命与可靠性的根本前提。