鎳基高溫合金棒材是一類以鎳為基體，添加多種合金元素，通過特殊制備工藝形成的材料。以下是關(guān)于鎳基高溫合金棒材的一些詳細(xì)信息：

成分

主要元素：鎳（Ni）是基體元素，鉻（Cr）、鉬（Mo）、鐵（Fe）、鋁（Al）、鈦（Ti）、鈮（Nb）等是常見的添加元素。例如，GH3230高溫合金棒材的主要基體元素為鎳，同時含有鉻、鉬、鈷等多種合金元素。
作用：不同合金元素的添加有著不同的作用。鉻可提高抗氧化性和抗腐蝕性，鋁和鈦能促進(jìn)γ'相的形成，增強高溫強度和抗蠕變性能，鉬和鎢可以進(jìn)一步提升高溫強度。
微觀結(jié)構(gòu)

基體相：一般為面心立方的鎳基固溶體，如γ基體，具有良好的高溫塑性和抗氧化性。
強化相：常見的有γ'相，是一種有序的金屬間化合物，如Ni?(Al、Ti)型化合物，具有的強度和穩(wěn)定性，是合金高溫強化的主要成分。在合金中，γ'相以細(xì)小的析出相形式分布在基體中，顯著提高了合金的高溫強度。
性能特點

高溫強度高：在高溫環(huán)境下仍能保持較高的強度，能夠承受較大的應(yīng)力而不易變形。例如GH3230高溫合金棒材在700℃-1000℃下依然保持著的強度特性。
抗氧化性好：表面能形成致密的氧化膜，阻止氧進(jìn)一步侵蝕，從而在高溫下具有良好的抗氧化能力。像GH3536高溫合金棒材能夠在氧化性氣氛中長期工作而不發(fā)生顯著的性能劣化。
抗蠕變性能：在長時間的恒溫恒應(yīng)力作用下，抵抗緩慢塑性變形的能力較強。
耐腐蝕性佳：對酸、堿、鹽等腐蝕介質(zhì)有較好的抵抗力，適用于惡劣的工作環(huán)境。
生產(chǎn)工藝

熔煉：通常采用真空感應(yīng)熔煉（VIM）或真空電弧熔煉（VAR）技術(shù)進(jìn)行熔煉，以確保合金成分的均勻性和減少雜質(zhì)的含量。
熱加工：包括鍛造、軋制、擠壓等工藝，將熔煉后的合金錠制成所需的棒材形狀。合理的變形溫度和變形速率對于獲得均勻的微觀組織和的力學(xué)性能至關(guān)重要。
熱處理：一般要進(jìn)行固溶處理和時效處理，以進(jìn)一步優(yōu)化微觀組織和性能。
應(yīng)用領(lǐng)域

航空航天領(lǐng)域：用于制造航空發(fā)動機葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤、壓氣機盤等關(guān)鍵部件。
能源領(lǐng)域：應(yīng)用于核電設(shè)備的高溫構(gòu)件、燃?xì)廨啓C的高溫渦輪葉片、燃燒室等部件。
汽車工業(yè)：在一些汽車的發(fā)動機零部件中使用，提升發(fā)動機的性能和可靠性。
其他行業(yè)：還可用于石化、冶金等領(lǐng)域的高溫耐腐蝕設(shè)備和部件。

鎳基合金的制造方法多種多樣，主要包括以下幾種：

熔煉法

真空感應(yīng)熔煉（VIM）：在真空環(huán)境下，利用電磁感應(yīng)原理加熱金屬原料，使其熔化并混合均勻。這種方法可以有效減少合金中的氣體雜質(zhì)和有害元素含量，提高合金的純凈度。常用于生產(chǎn)的鎳基合金母材，如航空航天、電子等領(lǐng)域所需的鎳基合金。
真空電弧熔煉（VAR）：同樣在真空條件下，通過電弧放電產(chǎn)生的高溫熔化金屬。該方法能夠控制合金成分，生產(chǎn)的鎳基合金純度高、偏析小，適用于制造精密零部件，如航空發(fā)動機葉片等關(guān)鍵部件。
電渣重熔（ESR）：利用電流通過熔渣時產(chǎn)生的熱量來熔化金屬電極，使金屬液滴落入結(jié)晶器中凝固成錠。此方法可有效去除雜質(zhì)，改善合金的純凈度和組織均勻性，對于大型鎳基合金鑄錠的生產(chǎn)具有重要作用，可用于制造大型鍛件或軋制坯料。
熱加工法

鍛造：將鎳基合金加熱到合適的溫度后，通過鍛壓機施加外力，使其發(fā)生塑性變形，從而改變合金的形狀和微觀結(jié)構(gòu)。鍛造可以提高合金的致密度和力學(xué)性能，消除鑄造過程中產(chǎn)生的氣孔、疏松等缺陷，使合金組織更加均勻。常用于生產(chǎn)鎳基合金的軸類、盤類等重要零部件。
軋制：將鎳基合金坯料通過一對旋轉(zhuǎn)的軋輥進(jìn)行壓制，使其厚度逐漸減小，長度和寬度增加。軋制可分為熱軋和冷軋，熱軋一般在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行，有助于改善合金的加工性能和微觀組織；冷軋則在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行，可使合金獲得更高的強度和硬度。軋制工藝常用于生產(chǎn)板材、帶材、管材等鎳基合金制品。
擠壓：對放在擠壓筒中的鎳基合金坯料施加壓力，使其從特定的模具孔中擠出，形成所需形狀的制品。擠壓可以使合金在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下變形，提高合金的塑性和變形能力，同時細(xì)化晶粒，改善合金的力學(xué)性能。適用于生產(chǎn)復(fù)雜形狀的型材、管材等產(chǎn)品。
粉末冶金法

傳統(tǒng)粉末冶金：將鎳基合金原料制成粉末，然后通過壓制成型、燒結(jié)等工藝步驟制備成零件。該方法可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜、尺寸精度高的零件，且材料利用率高。但對于一些要求的鎳基合金，可能需要后續(xù)的熱處理或熱等靜壓處理來進(jìn)一步提高其性能。
熱等靜壓（HIP）：將鎳基合金粉末或近成型坯料裝入密封容器中，通入惰性氣體，在高溫高壓下使粉末顆粒之間發(fā)生擴(kuò)散結(jié)合，從而得到高密度、的鎳基合金制品。HIP 技術(shù)可以有效消除粉末冶金制品中的孔隙等缺陷，提高材料的致密度和力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域中對性能要求的鎳基合金部件的制造。
增材制造法

3D打印：包括激光選區(qū)熔化（SLM）、電子束熔化（EBM）等技術(shù)。以激光選區(qū)熔化為例，它是通過計算機控制激光束，按照預(yù)設(shè)的模型路徑逐點逐層熔化鎳基合金粉末，使其快速凝固并堆積成型。3D 打印技術(shù)可以實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的一體化制造，減少材料浪費，并且能夠根據(jù)不同的使用要求定制零件的性能和形狀，為鎳基合金在航空航天、醫(yī)療器械、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的可能性。
激光熔覆：利用高能激光束將鎳基合金粉末熔化，并在基材表面快速凝固形成熔覆層。這種方法可以修復(fù)受損的鎳基合金零件，延長其使用壽命；也可以在普通材料表面制備一層的鎳基合金涂層，提高基材的表面性能，如耐磨性、耐腐蝕性等。

棒料大部分都是熱軋的，但有些有特殊要求的產(chǎn)品必需要冷拔棒料。冷拔棒料表面光亮，精度高，正負(fù)公差小。表面不需要再加工。性能上沒有太大的區(qū)別。是熱軋棒材，創(chuàng)去了表面的氧化皮，有些人叫這種材料為剝皮材。冷拔材是熱軋材再經(jīng)過冷拔而成的。冷拔的延伸性會好一些。冷拔是在常溫下，用外力使材料強行通過模具，而達(dá)到所需要的尺寸，一般用于圓軸或圓棒。不銹鋼冷拔的優(yōu)點是：節(jié)約材料，冷拔后的材料，不但外形尺寸精度準(zhǔn)確，而且表面粗糙度較好，同時由于材料表面經(jīng)過冷拔后，會產(chǎn)生一層很薄的表面硬化層，使表面的強度增加。

GH4080A是以鎳-鉻為基體，添加鋁、鈦形成γ′相彌散強化的高溫合金，除鋁含量略高外，其他與GH4033相近，主要用作發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片支座、扇形件安裝環(huán)、螺栓、環(huán)形件、結(jié)構(gòu)件、葉片鎖板等零件。

Alloy 31V是一種耐硫化、耐腐蝕沉淀硬化合金，在1500°F (816°C)高溫下具有不同尋常的耐腐蝕和強度組合。

ALLOY LF2主要用作高功率內(nèi)燃機如重型柴油機的排氣閥材料。

ALLOY LF8主要應(yīng)用于750℃左右高溫工作溫度環(huán)境下的內(nèi)燃機排氣閥。由于ALLOY LF8氣閥合的金室溫和高溫強度以及硬度均ALLOY 80A，有希望成為750℃氣閥合金的優(yōu)選材料。

高溫合金分為三類材料:760℃高溫材料、1200℃高溫材料和1500℃高溫材料，抗拉強度800MPa?；蛘哒f是指在760--1500℃以上及一定應(yīng)力條件下長期工作的高溫金屬材料，具有的高溫強度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，已成為軍民用燃?xì)鉁u輪發(fā)動機熱端部件的關(guān)鍵材料。

按照現(xiàn)有的理論，760℃高溫材料按基體元素主要可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。按制備工藝可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末冶金高溫合金。按強化方式有固溶強化型、沉淀強化型、氧化物彌散強化型和纖維強化型等。高溫合金主要用于制造航空、艦艇和工業(yè)用燃?xì)廨啓C的渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機盤和燃燒室等高溫部件，還用于制造航天、火箭發(fā)動機、核反應(yīng)堆、石油化工設(shè)備以及煤的轉(zhuǎn)化等能源轉(zhuǎn)換裝置。

氣閥材料是制造汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機進(jìn)、排氣閥的材料，氣閥在高溫燃?xì)飧g、高負(fù)荷及高應(yīng)力作用等惡劣環(huán)境下工作，排氣閥承受的溫度高達(dá)600-800℃。常用的氣閥合金有兩種，一種是Alloy 80A，一種是Alloy 751，以ALLOY 80A合金為基礎(chǔ)研發(fā)出來的有Alloy 31V 氣閥合金，Alloy LF8 新型氣閥合金，Alloy LF2，Alloy 3015

GH4169
沉淀強化鎳基高溫合金
GH4169是一種沉淀強化鎳基高溫合金，在-253～650℃溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能，650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的，并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能，以及良好的加工性能、焊接性能良好。能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件，在宇航、核能、石油工業(yè)及擠壓模具中，在上述溫度范圍內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。
外文名GH4169
主要形式棒材、板材，帶材、管材
主要用途航空發(fā)動機、核能工業(yè)、石油領(lǐng)域應(yīng)用的零件
特 點合金組織對熱加工工藝特別敏感
制 造各種形狀復(fù)雜的零部件
熔化溫度范圍1260~1320℃

該合金的另一特點是合金組織對熱加工工藝特別敏感，掌握合金中相析出和溶解規(guī)律及組織與工藝、性能的相互關(guān)系，可針對不同的使用要求制定合理、可行的工藝規(guī)程，就能獲得可滿足不同強度級別和使用要求的各種零件。供應(yīng)的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環(huán)件、板、帶、絲、管等?？芍瞥杀P、環(huán)、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結(jié)構(gòu)件、機匣等零部件在航空上長期使用。 [1]
材料牌號
GH4169GH169
相近牌號
Inconel718（美國），NC19FeNb法國
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
GJB 2612-1996 《焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》
HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169合金棒材》
Q/6S 1034-1992 《高溫緊固件用GH4169合金棒材》
Q/3B 548-1996 《GH4169合金鍛件》
Q/3B 548-1996 《GH4169合金鍛件》
Q/3B 4048-1993 《YZGH4169合金棒材》
Q/3B 4050-1993 《GH4169合金板材》
Q/3B 4051-1993 《GH4169合金絲材》
GB/T14992-2005 《高溫合金》
化學(xué)成分
該合金的化學(xué)成分分為3類：標(biāo)準(zhǔn)成分、成分、高純成分。成分的在標(biāo)準(zhǔn)成分的基礎(chǔ)上降碳增鈮，從而減少碳化鈮的數(shù)量，減少疲勞源和增強強化相的數(shù)量，提高抗疲勞的含量，提高材料的純度和綜合性能。
核能應(yīng)用的GH4169合金，需控制硼的含量（其他元素成分不變），具體含量有工序雙方協(xié)商確定。當(dāng)ω（B）≤0.002%時，為與宇航工業(yè)用的GH4169合金加以區(qū)別，合號為GH4169A。

熱處理制度
合金具有不同的熱處理制度，以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和數(shù)量，從而獲得不同級別的力學(xué)性能。合金熱處理制度分3類：
Ⅰ：(1010~1065)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。
經(jīng)此制度處理的材料晶粒粗化，晶界和晶內(nèi)均無δ相，存在缺口敏感性，但對提高沖擊性能和抵抗低溫氫脆有利。
Ⅱ：(950~980)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。
Ⅲ：720℃±5℃，8h，以50℃/h爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。
經(jīng)此制度處理后，材料中的δ相較少，能提高材料的強度和沖擊性能。該制度也稱為直接時效熱處理制度。
規(guī)格與狀態(tài)
可供應(yīng)模鍛件（盤、盤整體鍛件）、餅、環(huán)、棒（鍛棒、軋棒、冷拉棒）、板、絲、帶、管、不同形狀和尺寸的緊固件、彈性元件等。交貨狀態(tài)有供需雙方商定。絲材以商定的交貨狀態(tài)成盤裝交貨。
工藝
合金的冶煉工藝分為3類：真空感應(yīng)電渣重熔；真空感應(yīng)加真空電弧重熔；真空感應(yīng)加電渣重熔加真空電弧重熔。可根據(jù)零件的使用要求，選擇所需的冶煉工藝，滿足應(yīng)用要求。
應(yīng)用與要求
制造航空和航天發(fā)動機中各種靜止件和轉(zhuǎn)動件，如盤、環(huán)件、機匣、軸、葉片、緊固件、彈性元件、燃?xì)鈱?dǎo)管、密封元件等和焊接結(jié)構(gòu)件；制造核能工業(yè)應(yīng)用的各種彈性元件和格架；制造石油和化工領(lǐng)域應(yīng)用的零件及其他零件。
近年來，在對該合金研究不斷深化和對該合金應(yīng)用不斷擴(kuò)大的基礎(chǔ)上，為提和降低成本，發(fā)展了很多工藝：真空電弧重熔時采用氦氣冷卻工藝，有效的減輕鈮偏析；采用噴射成形工藝生產(chǎn)環(huán)件，降低成本和縮短生產(chǎn)周期；采用超塑成形工藝，擴(kuò)大產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍。

用該合金制造的渦輪盤、甩油盤、整體轉(zhuǎn)子、軸、緊固件等零件已按照發(fā)動機所用的型號規(guī)范，在發(fā)動機零、部件試驗中通過了超轉(zhuǎn)、破裂、低循環(huán)疲勞試驗；通過了高空臺試車個長期（壽命）試車及試飛發(fā)射的考核，達(dá)到了設(shè)計和應(yīng)用的要求。
物化性能
GH4169性能
因GH4169合金中鈮含量高，合金中的鈮偏析成份都與冶金工藝直接相關(guān)。電渣重熔和真空電弧熔煉的熔煉速度和電極棒的質(zhì)量狀態(tài)直接影響材質(zhì)的優(yōu)劣。熔速快，易形成富鈮的黑斑；熔速慢，會形成貧鈮的白斑；電極棒表面質(zhì)量差和電極棒內(nèi)部有裂紋，均易導(dǎo)致白斑的形成，所以，提高電極棒質(zhì)量和控制熔速及提高鋼錠的凝固速率是冶煉工藝的關(guān)鍵因素。為避免鋼錠中的元素偏析過重，采用的鋼錠直徑不大于508mm。品均化工藝確保鋼錠中的L相完全溶解。鋼錠兩階段均勻化和中間坯二次均勻化處理的時間，根據(jù)鋼錠和中間坯的直徑而定。均勻化工藝的控制與材料中鈮的偏析程度直接相關(guān)。
生產(chǎn)中采用的1160℃，20h+1180℃，44h的均勻化工藝，尚不足以消除鋼錠中心的偏析，
因此建議采用以下工藝：
1.1150℃~1160℃，20h~30h+1180℃~1190℃，110h~130h；
2.1160℃，24h+1200℃，70h。
經(jīng)均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能。鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃。鍛件的鍛造工藝應(yīng)根據(jù)鍛件使用狀況和應(yīng)用要求，結(jié)合生產(chǎn)廠的條件而定。開坯和生產(chǎn)鍛件時，中間退火溫度和終端溫度根據(jù)零件所需要的組織狀態(tài)和性能來確定，一般情況下，鍛造的終端溫度控制在930℃~950℃之間為宜。

預(yù)熱
工件在加熱之前和加熱過程中都進(jìn)行表面清理，保持表面清潔。若加熱環(huán)境含有硫、磷、鉛或其他低熔點金屬，GH4169合金將變脆。雜質(zhì)來源于做標(biāo)記的油漆、粉筆、潤滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低，如液化氣和天然氣的雜質(zhì)含量要低于0.1%，城市煤氣的硫含量要低于0.25g/m3，石油氣的硫含量低于0.5%是理想的。
加熱的電爐好要具有較的控溫能力，爐氣為中性或弱堿性，應(yīng)避免爐氣成分在氧化性和還原性中波動。
熱加工
GH4169合金合適的熱加工溫度為1120-900℃，冷卻方式可以是水淬或其他快速冷卻方式，熱加工后應(yīng)及時退火以得到佳的性能。熱加工時材料應(yīng)加熱到加工溫度的上限，為了加工時的塑性，變形量達(dá)到20%時的終加工溫度不應(yīng)低于960℃。
冷加工
冷加工應(yīng)在固溶處理后進(jìn)行，GH4169的加工硬化率大于奧氏體不銹鋼，因此加工設(shè)備應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，并且在冷加工過程中應(yīng)有中間退火過程。
熱處理
不同的固溶處理和時效處理工藝會得到不同的材料性能。由于γ”相的擴(kuò)散速率較低，所以通過長時間的時效處理能使GH4169合金獲得佳的機械性能。
打磨
在GH4169工件焊縫附近的氧化物要比不銹鋼的更難以去除，需要用細(xì)砂帶打磨，在硝酸和氫氟酸的混合酸中酸洗之前，也要用砂紙去除氧化物或進(jìn)行鹽浴預(yù)處

GH4169是一種沉淀強化鎳基高溫合金，在-253～650℃溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能，650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的，并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能，以及良好的加工性能、焊接性能良好。能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件，在宇航、核能、石油工業(yè)及擠壓模具中，在上述溫度范圍內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。