GH5188 钴镍铬钨合金热轧中板 冷轧带材卷材 附原厂材质书可复验

一、合金定位与成分强化机制

GH5188（旧牌号 GH188）是 Co-Ni-Cr 基固溶强化型变形高温合金，对应美国 Haynes 188（UNS R30188）、法标 KCN22W、欧标 CoCr22Ni22W14（2.4683），使用温度小于 1100℃，是国产用量最大的钴基变形高温合金，主要产品包括冷轧薄板、热轧中板、棒材、锻件、丝材及精密铸件。

其成分设计以钴为基体（余量，约 50%～54%），并围绕三条主线展开：一是加入 ω(W) 约 13.0%～16.0%（典型 14%）的钨实现强烈固溶强化，这是合金高温热强性的核心来源，配合后期析出的 M₆C 与 M₂₃C₆ 碳化物进一步增强基体；二是铬 20.0%～24.0% 与微量镧 0.03%～0.12% 协同，铬形成致密 Cr₂O₃ 保护膜，稀土镧显著改善氧化膜的黏附性与自愈能力，使合金在 1100℃ 以下仍保持优异抗氧化性；三是镍 20.0%～24.0% 稳定奥氏体基体、提升高温强度与耐蚀性。碳 0.05%～0.15% 辅助强化并形成碳化物，硼≤0.015% 强化晶界，铁≤3.0%、锰≤1.25%、硅 0.20%～0.50% 为受控残余元素；硫、磷分别限制在 0.015% 与 0.020% 以内，并对银、铋、铅等低熔点痕量元素设定 ppm 级上限。需要说明的是，GH5188 属固溶强化型，不依赖时效析出强化，这是它区别于镍基沉淀硬化合金的根本特征。

物理性能方面，密度约 9.09 g/cm³（部分资料取 8.33～8.98 g/cm³，随实测批次而异），熔点区间 1300～1360℃，热导率在 200～900℃ 范围内为 12.23～29.06 W/(m·K)，电阻率 1.051～1.213 μΩ·m，线膨胀系数约 15.8×10⁻⁶/℃（20～800℃），弹性模量约 215 GPa，常温无磁性。熔炼采用真空感应加电渣重熔或真空电弧重熔的双联工艺，精密铸件则由真空感应熔炼的母合金锭经真空重熔浇铸而成。

二、热处理制度与三大强度指标

GH5188 的热处理是"单段固溶、无需时效"的简洁路线，这也是其工程应用上的显著优势。不同产品形态的固溶制度各有规定：热轧板材为 1170～1190℃ 空冷；冷轧带材与板材为 1165～1230℃ 快速空冷；棒材与锻件为 1180℃±10℃，选择能确保力学性能合格的速率快速空冷（通常保温 1～4 h）。固溶处理的核心目的是获得均匀单相奥氏体组织、使碳化物充分溶解、消除铸造偏析与残余应力，并将晶粒度控制在 ASTM 4～7 级，从而实现强度与塑性的匹配。温度过高会导致晶界元素过度扩散而降低高温性能，过低则元素溶解不充分、塑性受损。对于强度要求更高的部件，可在固溶后辅以 700～900℃、2～24 h 的时效处理，或 850～900℃、4～8 h 的稳定化处理以消除残余应力、防止高温服役尺寸变形。

固溶态（1180℃ 快冷）的室温力学指标为：抗拉强度 Rm ≥ 860 MPa（典型实测 895～1030 MPa，部分批次达 950～1000 MPa），屈服强度 Rp0.2 ≥ 380 MPa（典型 415～485 MPa），断后伸长率 δ₅ ≥ 45%（典型 48%～55%，薄板可达 50% 以上），断面收缩率 ψ ≥ 40%，布氏硬度 ≤302 HB（典型 180～210 HB、85～95 HRB），冲击功 ≥60 J。高温性能方面，540℃ 抗拉 720～790 MPa、屈服 310～360 MPa；650℃ 抗拉 ≥620 MPa、屈服 ≥250 MPa；760℃ 抗拉 525～580 MPa、屈服 230～275 MPa；815℃ 抗拉 ≥420 MPa、屈服 ≥200 MPa；870℃ 抗拉 380～430 MPa、屈服 175～210 MPa；980℃ 抗拉 180～300 MPa、屈服 110～160 MPa、伸长率仍达 28%～50%。持久与蠕变性能突出：815℃/165 MPa 与 870℃/165 MPa 条件下持久寿命均稳定超过 100 h，927℃/76 MPa 持久 ≥23 h，950℃ 蠕变强度约 150 MPa。该合金无韧脆转变温度，至 −196℃ 深冷仍保持韧性。需要说明的是，国内外标准均未规定其室温抗压强度，工程上按钴基固溶强化合金经验取抗拉强度的 1.1～1.25 倍估算，即约 950～1080 MPa，仅供结构设计参考，不可作为验收依据。

三、加工工艺与典型应用

GH5188 冷热加工塑性良好，热加工窗口宽。锻造加热温度约 1180℃（部分资料取 1150～1200℃），终锻温度不低于 980℃，铸造组织破碎后可采用大变形量细化晶粒；热轧温度控制在 1050～1200℃，终轧温度宜 ≥980℃ 并配合合适变形速率以避免晶粒粗化；挤压温度保持在 1000℃ 以上。冷加工方面，冷变形量需 ≥12% 以防止退火后出现临界变形组织导致晶粒粗化，冷轧薄板可通过多道次轧制结合中间退火（950～1050℃）实现高精度成形。

焊接性能优异是该合金的另一核心优势，可采用 TIG、MIG、电子束、电阻焊等工艺，焊丝选用与母材匹配的 HGH5188，焊前无需预热，焊后通常无需热处理，焊缝质量稳定且无裂纹倾向。这一点使其特别适合制造形状复杂的薄壁焊接结构件。

应用上，GH5188 已用于制作航空发动机燃烧室火焰筒、加力燃烧室衬套、涡轮导向叶片、涡轮外环、过渡段管道、喷杆、密封件与尾喷管调节片等高温部件，批产与使用情况良好；航天领域用于火箭发动机喷管、燃气舵及航天器热控系统高温防护结构件。能源动力领域用于地面及舰用工业燃气轮机燃烧器、过渡段、高温螺栓，核电站高温管道与热交换器，联合循环电站燃机热端部件。石油化工领域用于高温反应器、蒸馏塔、加热炉管道与裂解装置耐热构件。工业热处理设备领域用于连续退火炉炉辊与辐射管、马弗罐、高温夹具、烧结夹具、热电偶保护管，以及玻璃熔融设备与高性能赛车排气阀、涡轮增压器热端部件。

GH5188 是一款以"14% 钨固溶强化 + 高铬加微量镧抗氧化 + 镍稳定奥氏体"为核心的 Co-Ni-Cr 基固溶强化型变形高温合金，凭借 860 MPa 级抗拉强度、380 MPa 级屈服强度与 45% 以上断后伸长率的强塑匹配，叠加 980℃ 以下高强度、1100℃ 以下抗氧化、无韧脆转变温度以及焊后无需热处理的优异工艺性，成为航空发动机燃烧室与加力燃烧室薄壁焊接热端件的材料。其选型边界同样清晰：该合金定位为"高温抗氧化＋焊接结构"而非"中温高负荷"，室温强度比 GH4169 约低 30%，不适合中温段高应力承力件；不依赖时效强化，无法通过热处理大幅提强度；钴与高钨配方带来较高密度与原料成本，选型时应结合服役温度、应力水平与全生命周期成本综合权衡。

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