GH4098高温合金锻件 燃气轮机高温承力壳体 固溶退火态供货 可探伤保一级

一、GH4098合金的基本概况与化学成分体系

GH4098（新牌号GH98，对应俄罗斯ЭП743、ЭИ743，西方无完全对应牌号，性能定位接近Haynes 230与Nimonic 105之间的固溶+微量沉淀复合型镍基高温合金）是我国在GH4099（纯固溶型）基础上发展的含微量铝钛（Al≈1.2%~1.8%、Ti≈1.0%~1.5%）的固溶+弱沉淀强化镍基高温合金，设计使用温度达850～1000℃，短时可至1100℃。其牌号含义为："GH"代表高温合金，"4"为镍基，"098"为序列号。该合金以镍（Ni余量≥55%~60%）为基体，添加约18%~21%铬（Cr）提供高温抗氧化与抗硫化能力，约9%~11%钨（W≈9.0%~10.0%）与约4.0%~6.0%钼（Mo≈5.0%~5.5%）进行强固溶强化，约10%~14%钴（Co≈10%~14%）稳定奥氏体并提高高温蠕变抗力，铝（Al 1.2%~1.8%）与钛（Ti 1.0%~1.5%）形成微量γ'相［Ni₃(Al,Ti)］（体积分数约5%~8%，远低于GH4141的30%+）起辅助强化及晶界钉扎作用，辅以微量硼（B≤0.008%）、铈（Ce≤0.02%）净化晶界。与GH4099（GH99，无Al/Ti、纯固溶）相比，GH4098因微量γ'相及更高Co使室温/高温强度高15%~25%、抗蠕变略优，但仍保持良好冷热成形性（γ'量少不引起淬硬及HAZ裂纹敏感）；与GH4141（Udimet 500类，γ'≈30%~35%）相比γ'量大幅降低使冷成形性远优、焊接性好、无过时效脆化风险但最高使用温度略低（1000℃ vs 900℃+可持续）；与Haynes 230相比Cr/Mo/W/Co分配不同但使用温区及抗氧化性相当，量Al/Ti给持久微优。该合金经1100~1160℃固溶水淬后为单一FCC奥氏体+微量未溶碳氮化物，时效后析出细小弥散γ'相（若需进一步强化可做700~750℃×8~16h空冷时效，通常供货为固溶态直接成形焊接后酌情时效），在850~1000℃长期服役组织稳定（μ相微量析出需＞950℃极长期）。

二、核心物理—高温力学—工艺性能及参数

物理常数： 密度ρ≈8.45~8.55 g/cm³（常取8.48 g/cm³，W/Mo/Co高与GH4099相当略高因Co多）；熔点液相线约1340~1390℃；完全无磁性（FCC奥氏体基，微量γ'有序相亦顺磁）；比热容cp≈440 J/(kg·K)（20℃）；热导率λ：20℃≈10.8 W/(m·K)，600℃≈18 W/(m·K)，900℃≈22 W/(m·K)；线膨胀系数αL：(12.5~14.0)×10⁻⁶/℃（20~900℃，均值≈13.3×10⁻⁶/℃）；弹性模ulus（E）：室温≈210~218 GPa，800℃≈165 GPa，900℃≈140 GPa。

室温力学性能（固溶退火态典型值，未时效——时效后Rm↑约5%~10%）：

抗拉强度（Rm）：≥750~850 MPa（典型780~820 MPa——固溶态因Co/W/Mo高略高于GH4099的700 MPa）

屈服强度（Rp0.2）：≥350~420 MPa（典型380~400 MPa，高于GH4099的320 MPa）

断后伸长率（A₅）：≥30%~45%（典型35%~40%，因γ'量少塑性仍佳）

断面收缩率（ψ）：≥40%~55%（典型48%）

硬度：≤95 HRB（约180~210 HB，时效后微升至≈220~240 HB）

室温力学性能（固溶＋时效态，可选做）：

抗拉强度（Rm）：≈800~900 MPa

屈服强度（Rp0.2）：≈420~480 MPa

断后伸长率（A₅）：≈30%~35%

高温力学性能（固溶态或固溶+微时效）：

800℃拉伸：Rm≈520~600 MPa，Rp0.2≈280~350 MPa，A≥25%

900℃拉伸：Rm≈380~440 MPa，Rp0.2≈200~260 MPa，A≥22%

1000℃拉伸：Rm≈220~280 MPa，Rp0.2≈130~170 MPa，A≥18%

蠕变持久：900℃/1000 h持久断裂应力≈70~100 MPa；950℃/1000 h持久≈35~55 MPa；850℃/10000 h持久≈50~80 MPa。该合金在900~1000℃持久强度高于纯固溶GH4099（约+15%~25%）且组织稳定性好。

加工与热处理： 热加工温度区间1150~950℃（终锻≥900℃），冷加工塑性优良（仅微量γ'相不引起淬硬，可比304不锈钢深拉深薄壁件——优于GH4141等强时效硬化合金），可深拉深、压弯、旋压成形燃烧室薄壁件；推荐固溶处理：1100~1160℃×0.5~2 h水淬或空冷（消除加工硬化、均匀组织、获高温塑性）；可选辅助时效：700~750℃×8~16 h空冷（获微量γ'相微强化，通常用于已成形焊接完毕构件若设计要求稍高强度）；无必需双级复杂时效。焊接性优良（微量Al/Ti不引起液化裂纹敏感），适用TIG/MIG/等离子焊，焊丝可用ERNiCrMo-3（Inconel 625型相容）或同质GH4098焊丝，焊后一般不需热处理（若有残余应力可做1100℃固溶水淬），背面充氩防氧化。

三、主要应用领域与使用注意事项

GH4098合金因850~1000℃优良抗氧化性、W/Mo/Co固溶强度+微量γ'辅助、高塑冷成形性及焊接性，主要用于：

航空发动机：加力燃烧室火焰筒、掺混段、尾喷管调节片/鱼鳞片、加力点火器壳体及承力环（800~1000℃氧化性燃气，优于GH4099强度且同等成形性）；

航天动力：火箭发动机喷管延伸段、扩张段波纹板及夹层结构（短时1100℃氧化性气氛）；

工业高温炉：高温马弗罐、辐射屏、炉底板（≤1000℃保护性/微氧化气氛）、连续退火炉内衬；

核电及特种：高温气冷堆内构件包壳（中温区）、高温测试传感器保护套管。

注意事项： 推荐使用温度-196~+900℃连续（氧化性气氛可达1000℃，还原含硫＞700℃需渗铝/MCrAlY涂层防硫化）；避免在950~1050℃极长期（＞2000 h）停留微量μ相析出不影响使用但建议验算；热加工后推荐固溶处理获性能；冷成形性优适合深拉深薄壁件（优于含高γ'量的GH4141/GH4169）；焊接用ERNiCrMo-3或同质焊丝，焊后建议酸洗去除氧化色（含Cr/W氧化皮暗绿需适配酸洗——硝酸+HF+缓蚀剂或电解抛光）；机加工类似奥氏体不锈钢但加工硬化低于时效硬化合金更易车削铣削；若零件要求略高强度可做700~750℃×8~16h空冷微时效（通常在成形焊接后做）。

GH4098（GH98）是含微量Al/Ti（γ'体分≈5%~8%）的W/Mo/Co强固溶强化镍铬基高温合金（Ni余量≥55%、Cr 18%~21%、W 9%~10%、Mo 4%~6%、Co 10%~14%、Al 1.2%~1.8%、Ti 1.0%~1.5%），密度约8.48 g/cm³、完全无磁性、固溶态室温抗拉强度≥750 MPa（屈服≥350 MPa、断后延伸率≥30%）、900℃持久≈70~100 MPa/1000 h，经1100~1160℃固溶水淬（可选700℃微时效）后用于800~1000℃加力燃烧室火焰筒、尾喷管调节片及高温炉构件。与纯固溶GH4099相比强度高15%~25%因Co及微量γ'；与强时效硬化GH4141/GH4169相比γ'量极低使冷成形性远优、焊接无裂纹敏感、无过时效脆化但使用温度上限略低（可持续900℃ vs 750℃+）；与Haynes 230性能相当互为替代。正确控制固溶温度（1100~1160℃水淬）、利用优良冷成形性做薄壁深拉深、酌情微时效及焊后免/简热处理是发挥其薄壁高温构件优势关键。

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