时效强化钴镍基变形高温合金Nimonic90锻件可按图定制

一、基本概述与合金特征

Nimonic 90（国内牌号 GH90，UNS N07090）是由英国 Henry Wiggin（现属 Special Metals）于 20 世纪中叶开发的Ni–Cr–Co 基沉淀硬化型变形高温合金，属于 Nimonic 系列早期代表。该合金以 Ni 为基体（余量≈50%~58%），配入 18%~21% Cr 保证抗氧化性，15%~21% Co 进行固溶强化并延缓 γ′ 相粗化，通过添加 2.0%~3.0% Ti 和 1.0%~2.0% Al 在基体中弥散析出 γ′ 相——Ni₃(Al,Ti)，从而获得显著沉淀硬化效果。

Nimonic 90 在 815~870℃ 具有优异的抗拉强度、抗蠕变及抗热疲劳性能，在 920℃ 以下可短期工作，980℃ 以下具备良好抗氧化与抗燃气腐蚀能力。密度约 8.18~8.19 g/cm³，室温基本无磁性，经固溶+时效处理后屈服强度可达 690~830 MPa 以上，是航空发动机涡轮叶片、高温紧固件及弹性元件的传统主力选材。

二、典型化学成分与热处理制度

按 BS HR2/HR202、AMS 5716及 GB/T 14992（GH90）标准，Nimonic 90 典型化学成分（质量分数）为：

Ni：余量（Balance，≥50%~54%）

Cr：18.0%~21.0%（形成 Cr₂O₃ 膜，抗氧化核心）

Co：15.0%~21.0%（固溶强化，提升抗蠕变及高温组织稳定性）

Ti：2.0%~3.0%（主要 γ′ 相形成元素）

Al：1.0%~2.0%（辅助 γ′ 相强化）

Fe≤1.5%、C≤0.08%~0.13%（形成 M₂₃C₆ 晶界碳化物钉扎晶界）

B≤0.01%~0.02%、Zr≤0.05%~0.15%（晶界强化）

Mn≤1.0%、Si≤1.0%、Cu≤0.2%、S≤0.015%

推荐热处理（沉淀硬化态）：

棒材/锻件（BS HR2）：1080±10℃ 保温 8h 空冷或油淬（固溶）→ 700±10℃ 保温 16h 空冷（时效）；

板材（BS HR202）：1100~1150℃ 短时固溶快冷 → 925℃×1h 空冷（稳定化，可选）→ 750℃×4h 空冷（时效）。

固溶态塑性良好可进行冷成形，焊后须重新固溶+时效恢复热影响区强度，推荐用同质 Nimonic 90 焊丝或 Inconel X-750 类匹配焊丝，机加工有时效硬化态需用硬质合金刀具低速强力切削。

三、典型应用领域

凭借 870℃ 以下高蠕变强度 + 优良抗氧化 + 良好抗应力松弛（适合高温弹簧）的组合优势，Nimonic 90 主要应用于：

航空/地面燃气轮机：涡轮工作叶片、导向叶片、涡轮盘、涡轮机匣加强环；

高温紧固与弹性元件：650~750℃ 工作的高温螺栓/螺母、平面波形弹簧、卡圈、密封圈（抗松弛性能突出）；

工业与汽车：工业燃气轮机热端承力件、高性能涡轮增压器转子叶片、热作模具镶块；

其他：核反应堆高温承力构件（非强腐蚀环境）、需高温抗蠕变的特种工装。

⚠️ 局限性：基本不含 Mo，在含 Cl⁻ 水溶液中点蚀敏感性高于 Inconel 625/718；长期超过 920℃ γ′ 相粗化导致强度下降；焊接裂纹敏感，需严格控制工艺。

四、小结

Nimonic 90（GH90 / UNS N07090）是典型的 Ni–Cr–Co 基 γ′ 相沉淀硬化高温合金，通过 Ti+Al 诱导 Ni₃(Al,Ti)γ′ 相弥散析出及 Co 固溶强化，在保持良好冷热加工与焊接性的将室温屈服强度推至 690~830 MPa 以上、抗拉强度达 1080~1260 MPa 级，815~870℃ 仍具优良抗蠕变能力。经标准固溶+时效处理后综合性能满足航空发动机涡轮叶片、高温紧固件及抗松弛弹簧要求，是 Nimonic 80A 的强度升级版，也是 700~900℃ 高温承力/弹性元件的经典选择。

联系方式：

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