GH3128高温合金棒材 固溶态/热轧态 燃烧室及炉辊坯料 可零切磨光 φ10-300mm

一、GH3128合金（ЭИ868 / ВЖ98 型 Ni-Cr-W-Mo 系固溶强化高温合金）概述与化学成分

GH3128合金（国内曾用代号 GH128，对应前苏联 ЭИ868／ВЖ98——俄标 ГОСТ 5632 ХН78ТВЮМЮ 近似，西方近似对照为 Haynes 230 成分理念但含 W+Mo+微 Nb、B、Ce 稀土，UNS 无直接对应，工程对照参考 UNS N06230 性能区间）是 GB/T 14992《高温合号》规定的镍—铬—钨—钼—铌系固溶强化型变形高温合金，由中国钢铁研究总院在仿制并改良前苏联 ЭИ868（ВЖ98）基础上自主定型。该合金设计初衷是为解决 950–1100℃ 级航空发动机加力燃烧室、火焰筒及尾喷管对"高热强＋优良成型可焊性＋抗氧化抗热腐蚀＋长期组织稳定"的综合要求——在 Hastelloy X（GH3536）基础上大幅提高钨含量（W 7.5–9.0%，GH3536 无 W 或仅微量），保留适量钼（Mo 7.5–9.0% 级——实际 GH3128 典型 Mo≈7.8–8.5%，与 W 合计固溶强化显著），加入微量铌（Nb 0.2–0.5%）、硼（B≤0.015%）、铈（Ce≤0.050%）进行晶界净化和微量析出相钉扎，并严格控制铁（Fe≤4.0%）与铝钛（Al≤0.5%，Ti≤0.8%）以防 TCP（拓扑密排）相析出和 γ′ 粗化，从而获得比 GH3536（Hastelloy X）更优的 900–1050℃ 持久蠕变强度和抗氧化能力，保持与 GH3536 同等级的冷成型性和可焊性（无沉淀硬化相）。

该合金供货状态为固溶退火态（1140–1180℃ 保温后水淬或快速空冷），组织为单一奥氏体＋晶界弥散 M₆C/Cr₂₃C₆ 型碳化物，硬度 HB 180–210，塑性优良（A₅≥35–40%），适合深冲、旋压制造大型薄壁高温钣焊构件（燃烧室火焰筒、加力筒体）。按国内标准，板材执行 GJB 1959／GB/T 25828（高温合金板），棒材参照 GB/T 14994，管材可订制；推荐焊材为 GH3128 同质焊丝（Ni-Cr-W-Mo-Nb 系，如 HGH3128 实心焊丝）或 ERNiCrWMo-1（Haynes 230 型可代用，注意成分微调）。使用温度范围 800–1100℃（长期推荐 ≤950–1000℃ 承载，短时可达 1150℃ 非承载抗氧化），在航空煤油燃烧产物（含硫燃气）中抗热腐蚀性能优于 GH3030／GH3039（Ni-Cr 无 W/Mo 型），接近或略优于 Hastelloy X，组织稳定性（800–1000℃×10000 h 无 σ/μ 相析出）显著优于早期高 Fe 镍基固溶合金。

GH3128（ЭИ868 改良型）典型熔炼化学成分（wt%，符合 GB/T 14992及航标要求）如下：

镍（Ni）：余量（≥基，典型 69.0–73.0，Bal.）

铬（Cr）：19.0–22.0（典型 20.0–21.0，抗氧化及抗热腐蚀核心）

钨（W）：7.5–9.0（典型 8.0–8.5，主强化元素，大原子固溶提升高温蠕变强度）

钼（Mo）：7.5–9.0（典型 7.8–8.5，辅助固溶强化及耐点蚀）

铁（Fe）：≤4.0（严格限制，典型 ≤2.0，防长期高温 TCP 相脆化）

铌（Nb）：0.20–0.50（典型 0.30–0.40，微量形成 NbC 钉扎晶界提升持久）

钛（Ti）：≤0.80（典型 0.40–0.60，极微量，控制以防 γ′，辅助碳氮化物）

铝（Al）：≤0.50（典型 ≤0.30，严控以防 γ′ 析出导致时效脆化）

碳（C）：0.05–0.12（典型 0.06–0.10，形成 M₆C/M₂₃C₆ 晶界碳化物）

硼（B）：≤0.015（典型 0.005–0.010，晶界强化）

铈（Ce）：≤0.050（典型 0.02–0.04，稀土微合金化净化晶界及改善氧化膜附着）

锰（Mn）：≤0.50

硅（Si）：≤0.80（优质级 ≤0.50）

磷（P）：≤0.015

硫（S）：≤0.010（优质级 ≤0.005）

铜（Cu）：≤0.50（杂质上限）

锆（Zr）：≤0.060（个别批次添加，细化晶粒）

二、物理—力学性能、高温特性及加工热处理工艺

物理与基本力学性能：固溶退火态室温典型物理参数为密度 8.81–8.90 g/cm³（典型 8.85，因高 W+Mo 比 Hastelloy X 略重），熔点范围 1300–1360℃（液相线≈1370℃），弹性模量 E＝200–215 GPa（21℃，典型 208 GPa；900℃ 降至约 145 GPa），切变模量 G≈79 GPa，泊松比 ν≈0.30–0.31，热导率 12.5–15.0 W/(m·K)（100℃），线膨胀系数 (20–100℃) 12.5–13.0×10⁻⁶/K，(20–1000℃) 约 15.8–16.2×10⁻⁶/K，电阻率约 1.25 μΩ·m，无磁性（μr≈1.000）。室温典型力学性能（固溶退火态薄板／棒，GJB 1959）：抗拉强度 Rm≥580–650 MPa（典型 600–680 MPa，固溶态；冷作时效不强化——仅靠固溶），屈服强度 Rp0.2≥220–260 MPa（典型 240–280 MPa），断后伸长率 A₅≥35–45%（薄板典型 40%+，棒材≥30%），断面收缩率 Z≥40–50%，硬度 HB 170–210（≤90 HRB）。高温性能突出：800℃ Rm≈450 MPa、Rp0.2≈180 MPa；900℃ Rm≈320–360 MPa、Rp0.2≈140 MPa；950℃ Rm≈260 MPa；1000℃ Rm≈180–200 MPa。持久强度：900℃/100 h≈120–140 MPa，950℃/100 h≈70–90 MPa，800℃/100 h≈200–230 MPa——显著优于 GH3536（Hastelloy X）同级温度约 20–30%。抗压屈服强度与抗拉屈服强度相近，Rp0.2_compressive≈0.95–1.05×Rp0.2_tensile（固溶态约 210–270 MPa，依冷平整微变形波动），抗压比例极限≈0.8–0.9×Rp0.2_t。 长期时效（950℃×1000 h、900℃×3000 h）未见 σ 相、μ 相析出，仅 M₆C 碳化物略有长大，室温冲击及塑性保持良好——是其作为长寿命火焰筒材料的关键。

高温抗氧化与耐蚀特性：GH3128 含 20–21% Cr 在表面形成 Cr₂O₃ 膜，微量 Ce 稀土使氧化膜与基体热膨胀匹配更好、不易剥落，在航空煤油燃烧产物（含 SO₂/SO₃ 及微量 V、Na 灰分）中连续使用温度达 1100℃（长期 ≤950–1000℃ 承载，短时 1150℃ 非承载抗氧化），抗氧化性能优于 GH3030／GH3039（无 W/Mo）及 Hastelloy X（略优或相当，取决于 Ce 微合金化效果）。对含硫燃气（硫化）及弱还原/氧化交替气氛有良好抵抗力，适合航空发动机加力燃烧室、尾喷管衬套；对渗碳气氛中等耐受（不如专用高 Cr 渗碳合金但可用）。水溶液中因含 W、Mo、Cr 对室温稀酸有一定耐受但不如含 Mo＞15% 的 C-276，不推荐用于强还原性酸或强氧化性酸为主工况。对氯离子 SCC 免疫（奥氏体高 Ni）。完全无沉淀硬化相使其经 850–1000℃ 长期时效不脆化。

热加工与热处理：热加工温度 1100–1180℃，开锻/开轧 1120–1150℃，终加工温度 ≥900℃（低于 850℃ 易引起开裂及未溶碳化物带状），热加工后空冷或水冷均可（需快冷防碳化物连续析出）。冷加工性良好——可冷轧至 0.05 mm 箔、深冲火焰筒、旋压成型，加工硬化率略高于 Hastelloy X（因更高 W+Mo 固溶强化），大变形量（>15–20%）建议中间退火（1150–1180℃ 水淬）。唯一推荐成品热处理为固溶退火——加热至 1140–1180℃（薄板取 1150±20℃，厚板/锻件取上限）保温后水淬或快速空冷（截面 >30 mm 必须水淬溶解析出相），目的是消除加工硬化及获得均匀奥氏体。避免在 700–950℃ 区间缓慢冷却或长时等温停留——会析出 M₂₃C₆ 连续膜影响晶间性能，但 GH3128 因低 Fe、低 Ti/Al 对 σ/μ 相不敏感，主要注意碳化物形态控制。焊后可补充一次固溶（化工构件）或仅做应力消除（400–500℃×1–2 h 空冷，航空钣焊构件常不做）。去应力温度不超 600℃ 以防碳化物过度聚集。

焊接与机加工：可焊性优良——不含 Al、Ti 无 γ′ 液化裂纹风险，适合 TIG（GTAW）、MIG（GMAW）、手工电弧焊、电阻焊及等离子弧焊。推荐使用 GH3128 同质焊丝（HGH3128） 或 ERNiCrWMo-1（Haynes 230 型可代用，注意 W、Mo 匹配），焊接需背面氩气保护防根部氧化，层温 ≤100℃。一般情况焊后不需固溶（航空燃烧室常不做），若用于腐蚀化工环境可补充固溶。机加工：固溶软态可车铣钻，因加工硬化和粘刀需锋利硬质合金刀具、低速大进给（切削速度 15–25 m/min）、充分冷却；冷平整态仅精磨或线切割。酸洗后建议脱氢（200–250℃×2 h）。

三、典型工业应用领域

航空航天与燃机（核心应用）：航空燃气涡轮发动机加力燃烧室火焰筒（afterburner liner）、主燃烧室火焰筒（部分机型）、尾喷管衬套、隔热屏、扩张段——这是 GH3128 最具标志性的用途，利用 950–1050℃ 持久强度高于 GH3536（Hastelloy X）及优良可焊深冲性，是国内歼击机、轰炸机及民用涡扇发动机加力筒体的标准材料；火箭发动机喷管延伸段及燃烧室衬套（短时 1100℃+）。

工业高温炉与热处理：高温马弗罐、辐射管、炉辊、料筐（≤1000℃ 抗氧化，在渗碳/氮保护气氛中优于 310S 及 Incoloy 800H，接近 Haynes 230水平）；粉末冶金烧结炉内构件。

能源与化工：高温气冷堆（HTGR）高温构件、氦回路构件；垃圾焚烧/危废焚烧炉过热器（抗 HCl+S）；乙烯裂解炉高温段内衬（耐渗碳＋高温强度）；高温烟气余热回收换热器（含硫烟气）。

特种与测试：高温材料试验机夹具（至 1000℃）、热电偶保护套管（S 型/K 型至 1100℃ 抗氧化）、校准用高温标准块；某些航天探测器热防护结构薄壁件。

维修与备件：进口航空发动机燃烧室部件维修替换（GH3128 作为 ЭИ868 国产等价可替代俄制原机件）。

GH3128（前苏联 ЭИ868／ВЖ98 改良型，西方近似性能参考 UNS N06230／Haynes 230 成分理念但含双固溶 W+Mo 及稀土 Ce、Nb 微合金化）是以镍为余量（≈70%）、含 Cr 19–22%、W 7.5–9.0%、Mo 7.5–9.0%、Nb 0.2–0.5%、Ce 微量、Fe≤4.0% 的 Ni-Cr-W-Mo 系固溶强化变形高温合金。固溶退火态典型力学性能为：抗拉强度 Rm≥580–650 MPa（典型 600–680 MPa），屈服强度 Rp0.2≥220–260 MPa（典型 240–280 MPa），断后伸长率 A₅≥35–45%（薄板典型 40%+，棒≥30%），断面收缩率 Z≥40–50%，抗压屈服强度≈210–270 MPa（与抗拉屈服相当），硬度 HB 170–210（≤90 HRB），弹性模量 E≈208 GPa，密度 ≈8.85 g/cm³，无磁性。其最大技术价值在于：一是在 900–1050℃ 区间持久蠕变强度显著优于 GH3536（Hastelloy X，约高 20–30%），950℃/100 h 持久强度达 70–90 MPa；二是高 Cr＋微量 Ce 稀土使 1100℃ 氧化膜不剥落，在航空煤油燃烧产物中抗氧化抗硫化；三是 Fe≤4% 及低 Al/Ti 确保 850–1000℃ 长期时效无 TCP 相析出，组织稳定性；四是保有 Hastelloy X 级别的冷成型性（可深冲旋压）和可焊性（无 Al/Ti 无液化裂纹），适合大型复杂薄壁高温钣焊构件（火焰筒、加力筒体）。主要局限为不含 Mo＞15% 故在强还原性酸（热浓 HCl、HF）中耐蚀性不及 C-276/G-30，且成本高于 Hastelloy X（高 W+Mo）。长期推荐服役温度 800–1000℃（抗氧化/承载工况），短时可用至 1150℃（非承载）。它是航空发动机加力燃烧室火焰筒、尾喷管衬套及高温渗碳炉精密构件的国产固溶强化镍基合金之一，在 950–1050℃ 级长寿命薄壁热端结构中综合性能优于 GH3536 及 GH3039。

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