AMS 5707 GH4738 锻件 涡轮盘圆饼/环件/异形模锻 来图定制

一、成分设计与组织特征

GH4738（旧牌号GH738，UNS N07001，商用名Waspaloy，德标近邻W.Nr.2.4654）属Ni-Cr-Co-Mo-Ti-Al系γ′沉淀硬化型变形镍基高温合金，是填补Inconel 718（≤650℃）与粉末盘/单晶叶片（>950℃）之间中温高应力空白的经典牌号。按GB/T 14992与AMS 5707典型化学成分（质量分数）：Ni余量（≥52%），Cr 18.0～21.0，Co 12.0～15.0，Mo 3.5～5.0，Al 1.2～1.6，Ti 2.75～3.25，C 0.03～0.10，B 0.003～0.010，Zr 0.02～0.08，Fe≤2.0，Mn≤0.10，Si≤0.15，P≤0.015，S≤0.015，Cu≤0.10。

镍构成面心立方奥氏体基体，保障高温韧性与无磁；铬18%～21%生成连续Cr₂O₃膜，提供870℃以下长期抗氧化、1040℃短时抗氧化及抗含硫燃气热腐蚀底色；钴12%～15%是GH4738区别于GH4169的"灵魂添加"——钴提高奥氏体层错能、降低γ′相（Ni₃(Al,Ti)）堆垛层错能并抑制其高温粗化，把γ′体积分数稳定在20%～25%、把峰值蠕变抗力锁在650～815℃；钼3.5%～5.0%固溶强化并提高抗硫化能力；铝+钛（Al+Ti≈4.0%～4.8%）精准析出γ′，低铝高钛配比避免η-Ni₃Ti针状相；硼、锆微量净化晶界、延缓晶界滑移，碳生成晶界M₂₃C₆与MC钉扎晶界。

标准三级热处理不可省略：1080℃±10℃×2～4h油/水淬（固溶过饱和）→845℃±8℃×4～24h空冷（稳定化，析出一次γ′并稳定M₂₃C₆、抑制η相）→760℃±8℃×16h空冷（二次细γ′弥散析出）。最终组织为等轴奥氏体+双尺寸γ′（体积分数20%～25%）+晶界颗粒状M₂₃C₆/MC，无σ相、无Laves、无η相（欠/过时效才出η）；650～730℃长期时效3000h组织仍稳定，是其中温长时蠕变抗力的组织根基。

二、物理、力学与高温蠕变性能

GH4738物理常数：密度8.18～8.22 g/cm³，熔点1320～1390℃，无磁性，20℃热导率约10.9～11.2 W/(m·K)，20～800℃线膨胀系数平均约15.1×10⁻⁶/℃，弹性模量20℃约210～213 GPa、650℃约175 GPa、815℃约150 GPa，电阻率约1.22 μΩ·m。

力学性能（标准三级时效态，AMS 5707下限/典型值）：室温抗拉强度 Rm≥1275 MPa，典型1200～1450 MPa；屈服强度 Rp0.2≥795 MPa，典型800～1100 MPa；断后延伸率 A≥15%，典型15%～25%；断面收缩率≥20%～48.6%；硬度34～44 HRC（HB 331～420）。

关于抗压强度：奥氏体γ′沉淀硬化合金无独立抗压屈服标准，工程取与抗拉屈服近似等同，即GH4738抗压屈服约795～1100 MPa级、抗压失效参考抗拉1275～1450 MPa级，压缩下不发生脆断，其高温抗应力松弛与蠕变才是核心指标。

高温强度衰减平缓且γ′钉扎效应显著：650℃抗拉920～980 MPa、屈服620～670 MPa、延伸≥20%，650℃/415 MPa持久>1000h，650℃/690 MPa千小时持久典型约615 MPa级；730℃缺口持久（530MPa）>100h；760℃抗拉830～880 MPa、屈服590～640 MPa，760℃/240 MPa持久≈1000h；815℃屈服500～600 MPa，815℃/131 MPa持久≈1000h级（非设计许用）。抗氧化：870℃静止空气氧化速率≤0.1 g/(m²·h)，900℃/100h氧化增重≤0.1 mg/cm²；含0.5%SO₂燃气中650℃/500h腐蚀深度≤0.05mm；对高温氯离子水有一定SCC敏感性，需控残余应力。

三、工艺性能与工程应用

GH4738加工硬化率高、对过热敏感，属"难锻难切但可精密模锻"牌号。铸锭需VIM+VAR（或ESR）双联/三联熔炼控夹杂物；开锻1120～1150℃、终锻≥1000℃（严禁<950℃锤击防γ′提前析出冷裂），细晶锻造控ASTM 5～8级；固溶态可冷拉螺栓但形变后必须重走完整三级时效。切削用PCBN/陶瓷刀、低转速大进给高压冷却，表面易加工硬化须一次切透。焊接性较差：可TIG/电子束焊但热影响区易液化裂纹，焊后必须重新完整三级热处理才能恢复母材强度，故工程上优先用整体时效锻件机加，避免焊后热处理变形与性能降级。

应用边界锁定"650～815℃长期、高离心/高预紧、抗蠕变抗松弛、交变热疲劳"的转动与承力件：航空发动机高压涡轮盘、后级压气机盘、涡轮轴、封严环、隔环、工作叶片阻尼台、550～700℃高温螺栓螺桩（应力松弛抗力优于GH4169）；工业燃气轮机动力涡轮盘、导向叶片、燃烧室过渡段、750℃以下长寿命叶片；航天火箭涡轮泵转子、热端连接件；石化加氢裂化法兰/阀门/紧固件（耐H₂S+CO₂）；核工业控制棒驱动机构高温件。它不用于650℃以下低成本承力（让位于GH4169）、不用于870℃以上长期主承力转动件（让位于Udimet 720/René 41/单晶）、不用于大薄壁焊接钣金（让位于Nimonic 263/GH3536）。[5]

GH4738以"Ni余量+Cr19%+Co13%+Mo4%+Ti3%+Al1.4%+双峰γ′20%～25%"的Ni-Cr-Co配方，在变形镍基谱系中独占"650～815℃涡轮盘与高温紧固件基准材"生态位——它用13%钴把γ′的热稳定性钉在中温带，用845℃稳定化步把η相脆化挡在3000h服务门外，交付1275 MPa级抗拉+795 MPa级屈服+760℃/240 MPa千小时持久的均衡包线，代价是三段时效总长40h+成本高、含钴贵、焊接必须重热处理、870℃以上被高钴高铝牌号反超。在选材梯次中，GH4169管650℃以下转动件、GH4738恰卡在"高压涡轮盘/机匣螺栓/550～700℃螺桩"这一中温高屈服窄带里，是Waspaloy国产化的唯一对应牌号。凭借GB/T 14992、AMS 5707/5708/5544、UNS N07001、W.Nr.2.4654四方互通，全球航发与燃机六十年装机数据背书，GH4738至今仍是650～815℃涡轮盘"选项"，也是理解"Co提升γ′层错能→中温峰强+稳定化步抑η相"这一沉淀硬化底层逻辑的关键样本。

UNS N06600、Inconel600、Alloy600、UNS N06601、Inconel601、Alloy601、UNS N06625、Inconel625、Alloy625、Inconel690、Inconel718、InconelX-750

二、英科：

UNS NO8800、Incoloy800、Alloy800UNS NO8810、Incoloy800H、Alloy800H/800HT、UNS NO8825、Incoloy825、Alloy825

三、Carpenter20合金：

Alloy20cb-3、UNS NO8020

四、蒙乃尔：

Monel400NO4400Alloy400MonelK500NO5500

五、哈氏合金：

Hastelloy C-276、C-22、C-4、Hastelloy B、B-2、B-3、Hastelloy X、G、G2、G3、Hastelloy G30

六、固溶强化性铁镍基合金：

NS111、NS112、NS113、NS131、NS141、NS142、NS143

七、固溶强化型镍基合金：

NS311、NS312、NS313、NS314、NS315、NS321、NS322、NS331、NS332、NS333、NS334、

NS335、NS336、NS341

八、时效强化型镍基合金：

NS411

九、固溶强化型铁基合金：

GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140

十、时效硬化性铁基合金：

GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132/SUH660、GH2135、GH2136、GH2302

十一、固溶强化型镍基合金：

GH3030、GH3039、GH3044、GH3028

十二、时效硬化型镍基合金：

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169

十三、奥氏体不锈钢:

904L（UNS N08904）、Nitronic60(S21800）、nitronic50(XM-19)/S20910、304L、316Ti、316N、316LN、316Mod、317L、317LN、309S、310S、304N

十四、复合式不锈钢：

SAF2205（F51）、SAF2507（F53）、S32760、254SMo（F44、DIN1.4529）、329J1（0Cr26Ni5Mo2）、SAF2506、0Cr17Mn13Mo2N(A4钢)

十五、沉淀硬化不锈钢

17－4PH(SUS630、S17400、0Cr17NiCu4Nb)、17-7PH（SUS631、0Cr17Ni7Al)、15-7Mo（SUS632、0Cr15Ni7Mo2Al）、15-5PH VAR(S15500、0Cr15Ni5Cu3Nb)

十六、其它：

可伐合金4J29 Kovar，Invar合金4J36 Invar合金、4J34，4J46，4J32，4J42