国标GH4090高温合金棒 镍基沉淀硬化无缝管 超声+磁粉双探

一、合金概述与化学成分

Nimonic 90是由英国Henry Wiggin公司开发的Ni-Cr-Co-Ti-Al系γ'沉淀硬化型变形高温合金，美标UNS N07090，德标W.Nr. 2.4632（NiCr20Co18Ti），国内现行GB/T 14992定名GH4090（老航空文献称GH90），英标BS HR 1/HR 2，执行ASTM B637、AMS 5549/5582/5716/5829。其设计目的是在650~870℃长期承力、920℃短时使用场景下，用高Co抬升γ'固溶线、用Al+Ti（合计3.8%~4.8%）析出18%~22%体积分数γ'相（Ni₃(Al,Ti)），拿到比Nimonic 80A更优的蠕变断裂强度。化学成分：Ni余量（约55%~60%），Cr 18.0%~21.0%建Cr₂O₃膜，Co 15.0%~21.0%固溶强化并稳定γ'，Ti 2.0%~3.0%与Al 1.0%~2.0%为主强化相形成元素，C≤0.13%生成晶界M₂₃C₆/MC，Fe≤3.0%（先进炉号控≤1.5%），B≤0.015%、Zr≤0.15%净化钉扎晶界，Mn/Si≤1.0%，Cu≤0.20%，S≤0.015%。密度8.18~8.19 g/cm³，熔点约1335~1370℃，无磁性，20℃弹性模量210~215 GPa，20~100℃线胀系数12.3×10⁻⁶/℃，100℃热导率11.5 W/(m·K)。

二、物理与高温力学性能

标准热处理为1080℃±10℃固溶（油/水/快速空冷）+ 700~750℃×16h空冷时效（部分规范用1120℃固溶+790℃×8h或双级700℃/650℃时效），获γ奥氏体+弥散γ'相+晶界碳化物。时效态室温典型值：抗拉强度Rm 1100~1300 MPa（AMS/BS HR 1下限≥1050~1100 MPa），屈服强度Rp0.2 750~900 MPa（下限≥650~750 MPa），断后延伸率A 15%~25%（下限≥12%~15%），断面收缩率20%~35%，硬度34~42 HRC（280~350 HBW）。高温段是核心主场：650℃抗拉约950 MPa、屈服约750 MPa；700℃抗拉620~700 MPa、屈服520~550 MPa；750℃抗拉约650 MPa、屈服约550 MPa；815℃抗拉450~500 MPa、屈服380~420 MPa，815℃/250 MPa持久≥50 h；850℃抗拉约400 MPa；920℃蠕变断裂强度约35 MPa/1000h。870℃以下抗氧化优良（高Cr+Al），1040℃以下间歇抗氧化，但>900℃强度下滑明显，不及GH4049/单晶。该合金焊后热影响区有应变时效开裂（SAC）倾向，故不用于大型薄壁焊接燃烧室（让位Nimonic 263），专攻锻件/转动件。

三、加工工艺与典型应用

热加工1050~1150℃，开锻≤1150℃，终锻≥950℃，锻后必须重新固溶时效恢复性能；固溶态冷成型性尚可，冷轧丝/带需插中间退火。焊接可在固溶态用TIG/MIG/点焊，推荐同质N07090焊丝或次选ERNiCr-3（Inconel 82），但受力件焊后必须重做完整时效，厚约束件慎焊。切削按高强镍基处理，刚性机床+硬质合金/陶瓷刀具+极压冷却。典型应用全部落在650~870℃高应力件：航空发动机涡轮工作叶片、导向叶片（NGV）、涡轮盘、高温螺栓/螺桩/螺母、止动销；工业燃机叶片与喷嘴环；850℃级高温弹簧、卡箍、锁紧环、弹性密封片（AMS 5699丝材）；热处理夹具、热作模具镶块。在"870℃以下+高离心/预应力+要锻造成型"窗口，Nimonic 90是Nimonic系里验证最久的牌号之一，也是GH4090国产替代的指定对象。

Nimonic 90（GH4090/N07090）的立身逻辑是用15%~21%Co抬γ'固溶线 + 2.5%Ti/1.5%Al级γ'析出，在870℃仍留380~420 MPa屈服与优异蠕变断裂，付出高Co成本与焊后SAC敏感两条代价。它不拼1000℃以上寿命（让位GH4049/单晶），也不做薄壁焊接筒体（让位Nimonic 263），而在涡轮叶片、高温螺栓、热端弹簧这种"中高温+锻件+长时蠕变"的硬骨头上，配合1080℃固溶+700℃×16h时效、焊前固溶焊后重时效、VIM/VAR熔炼，是英系Nimonic体系与国产GH4090完全互通的成熟主力。采购时认N07090/2.4632/GH4090三牌互通，勿与GH4169（Nb强化、≤650℃）或Nimonic 263（GH163，焊接薄壁件）混淆——三者温度区间与强化机制都不同。

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