GH4180高温合金无缝管 石油化工裂解炉吊架及法兰用 700～800℃耐氧化

一、GH4180合金的基本概况与化学成分体系

GH4180（GH180，旧牌号GH80A）是我国按照Nimonic 80A标准研制的经典沉淀硬化型镍基高温合金，广泛应用于700℃以下及短时高达850℃的高温承力环境。其牌号含义为：“GH”代表高温合金，“4”为镍基沉淀硬化型，“180”为序列号。该合金以镍（Ni≥70%）为基体，添加约18%～21%铬（Cr）提供高温抗氧化与抗腐蚀能力，以铝（Al 1.0%～1.8%）和钛（Ti 1.8%～2.7%）为主要强化元素形成γ'相［Ni₃(Al,Ti)］沉淀强化，并特意加入约1.0%～2.0%钴（Co）以提高γ'相固溶温度及改善高温蠕变性能，辅以微量硼（B≤0.008%）及锆（Zr≤0.05%）净化晶界并延缓晶界碳化物粗化。与GH4169（Inconel 718）相比，GH4180不含铌（Nb），其强化相为单纯的γ'相，在700℃以上长期组织稳定性优于718（718的γ''相在650℃以上易向δ相转化），但常温屈服强度略低于718；与GH4413（Inconel X-750）相比，GH4180的Al+Ti总量略低但含Co且晶界控制更严，高温持久强度相当或更优。该合金在固溶态为单一奥氏体组织，经时效处理后析出细小弥散的γ'相，晶界伴有微量M₂₃C₆碳化物，在650～750℃长期服役抗松弛性能优良，是航空发动机燃烧室、涡轮盘及高温紧固件的经典选材。

二、核心物理—高温力学—工艺性能及参数

物理常数： 密度ρ≈8.15～8.25 g/cm³（常取8.19 g/cm³）；熔点液相线约1360～1400℃；完全无磁性（FCC奥氏体基）；比热容cp≈430 J/(kg·K)（20℃）；热导率λ：20℃≈11.5 W/(m·K)，600℃≈18 W/(m·K)，800℃≈22 W/(m·K)；线膨胀系数αL：(12.5～14.0)×10⁻⁶/℃（20～800℃，均值≈13.2×10⁻⁶/℃）；弹性模量E：室温≈205～215 GPa，700℃≈165 GPa，800℃≈145 GPa。

室温力学性能（固溶＋时效态典型值）：

抗拉强度（Rm）：≥1000～1150 MPa（典型1050～1100 MPa）

屈服强度（Rp0.2）：≥600～750 MPa（典型650～700 MPa）

断后伸长率（A₅）：≥15%～25%（典型20%）

断面收缩率（ψ）：≥20%～30%（典型25%）

硬度：约24～30 HRC（时效态，240～280 HB）

高温力学性能：

600℃拉伸：Rm≈900～1000 MPa，Rp0.2≈550～650 MPa，A≥15%

700℃拉伸：Rm≈700～800 MPa，Rp0.2≈450～550 MPa，A≥12%

800℃拉伸：Rm≈500～600 MPa，Rp0.2≈350～450 MPa，A≥10%

蠕变持久：700℃/1000 h持久断裂应力≈150～200 MPa；800℃/1000 h持久≈60～90 MPa；750℃/10000 h持久≈80～120 MPa。该合金在700℃以下抗松弛性能优异，适合高温螺栓及弹簧元件。

加工与热处理： 热加工温度区间1100～900℃（终锻≥900℃防裂纹），冷加工塑性良好（Fe含量低但Ni基特性仍佳），可进行冷拉、冷轧及冷镦成形；推荐固溶处理：1080～1120℃×1～2 h油冷或空冷；时效处理：700～750℃×12～24 h空冷（获峰值γ'强化）。焊接性尚可，可用TIG焊配ERNiCr‑3（Inconel 82型）焊丝，焊后需重新时效恢复强度。

三、主要应用领域与使用注意事项

GH4180合金因700℃以下优良的抗松弛性能及抗氧化性，主要用于：

航空发动机：燃烧室外套、安装边、导管及非转动承力件（700～800℃）；

电站及核电：汽轮机高温螺栓、阀杆、定位销（≤600～650℃长期服役）；

石油化工：裂解炉管吊架、转化炉管板螺栓、高温换热器法兰（≤750℃）；

热处理炉：炉底板支撑、传送带链条及挂钩（800～900℃短时加热）。

注意事项： 长期使用温度推荐≤700℃持续受力（短时可达800℃）；避免在650～850℃长期（＞100 h）停留以防γ'相粗化及η相析出致脆化；冷加工后必须时效处理获强度；接触强硫气氛（＞700℃富H₂S）时建议表面涂层防护；机加工以车削为主，刀具宜选硬质合金。

GH4180（GH80A）是经典的Ni‑Cr‑Co基γ'沉淀强化高温合金（Ni≥70%、Cr 18%～21%、Al 1.0%～1.8%、Ti 1.8%～2.7%、Co 1.0%～2.0%），密度约8.19 g/cm³、完全无磁性、室温抗拉强度≥1000 MPa（屈服≥600 MPa、断后延伸率≥15%）、700℃持久强度≈150～200 MPa/1000 h，经1080～1120℃固溶＋700～750℃时效后用于700℃以下高温紧固件、汽轮机螺栓及燃烧室承力件。与GH4169相比高温组织稳定性更优但中温屈服略低；与GH4413相比含Co且晶界控制更严，高温持久相当或更优。正确控制时效温度、避免＞750℃长期停留及焊后重时效是发挥其抗松弛性能的关键。

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