GH4169

务实创新 诚信经营

GH4169 高温合金

1 范围

本规范规定了 GH4169（别名 GH169，国际通用牌号 Inconel 718）沉淀硬化型镍基高温合金的生产全流程要求、产品分类、技术参数、检验规则、标志包装及应用指引，是产品生产、检验、交付的统一技术依据。
本规范适用于航空航天、核能、石油化工等领域用 GH4169 变形产品（锻件、棒材、板材、带材、丝材、管材、环件、圆饼等）的生产制造，覆盖从原材料熔炼到成品交付的全链条，适用于 - 253℃至 700℃宽温域环境下，承受高强度、抗疲劳、耐腐蚀要求的复杂零部件（650℃以下屈服强度居变形高温合金首位）。

2 规范性引用文件

标准编号
标准名称
适用范围
GJB 1952-1994
航空用高温合金冷轧薄板规范
冷轧薄板产品
GJB 1953-1994
航空发动机转动件用高温合金热轧棒材规范
航空转动件棒材
GJB 2297-1995
航空用高温合金冷拔 (轧) 无缝管规范
冷拔 / 轧无缝管
GJB 2611-1996
航空用高温合金冷拉棒材规范
冷拉棒材
GJB 2612-1996
焊接用高温合金冷拉丝材规范
焊接用丝材
GJB 3020-1997
航空用高温合金环坯规范
环坯产品
GJB 3165-1998
航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范
航空承力棒材
GJB 3167-1998
冷镦用高温合金冷拉丝材规范
冷镦用丝材
GJB 3317-1998
航空用高温合金热轧板规范
热轧板产品
GJB 3318-1998
航空用高温合金冷轧带材规范
冷轧带材
GB/T 14992-2008
高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号
牌号定义
GB/T 14993-2008
转动部件用高温合金热轧棒材
转动件热轧棒材
GB/T 14994-2008
高温合金冷拉棒材
冷拉棒材
GB/T 14995-2008
高温合金热轧板
热轧板产品
GB/T 14996-2008
高温合金冷轧薄板
冷轧薄板
GB/T 14997-2008
高温合金锻制圆饼
锻制圆饼
HB 5199-1996
航空用高温合金冷轧薄板
航空级冷轧薄板
HB 6702-1993
WZ8 系列用 GH4169 合金棒材
特定机型棒材
YB/T 5245-2019
普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材
普通承力棒材
YB/T 5247-2019
焊接用高温合金冷拉丝
焊接用丝材
AMS 5662
沉淀硬化镍合金棒材、锻件和环件规范
航空级产品（国外参考）
AMS 5596
沉淀硬化镍合金板材、带材和丝材规范
航空级板 / 带 / 丝材（国外参考）

3 产品分类与牌号

3.1 材料牌号与分级

  • 中国牌号：GH4169（基础级）、GH4169A（核能专用级，硼含量≤0.002%）
  • 国际相近牌号：Inconel 718（美国）、NC19FeNb（法国）
  • 质量分级：
    1. 标准级：满足通用工业要求，元素控制宽松；
    1. 优质级：降碳增铌，减少有害杂质与气体，提升抗疲劳性能；
    1. 高纯级：进一步降低硫及杂质含量，优化综合性能，适用于关键承力件。

3.2 产品形态与规格

产品类型
常用规格范围
供应状态
锻件（盘 / 环 / 圆饼）
按需定制（最大直径可达 3000mm）
热轧 / 锻制、固溶处理、直接时效
棒材
热轧棒 Φ10~Φ300mm，冷拉棒 Φ5~Φ80mm
黑皮、退火、固溶 + 时效、磨光
板材 / 带材
板材厚度 1~50mm，带材厚度 0.1~3.0mm
固溶 + 酸洗、冷轧硬化、时效处理
丝材
圆丝 Φ0.1~Φ8.0mm
冷拉、固溶 + 时效、成盘供应
管材
无缝管 Φ6~Φ159mm（壁厚 0.5~10mm）
冷拔 / 轧、固溶 + 酸洗
紧固件 / 弹性元件
按需定制（螺栓、弹簧等）
时效强化态

4 技术要求

4.1 化学成分（质量百分比，%）

元素
标准级
优质级
高纯级
功能说明
Ni
50.0~55.0
50.0~55.0
50.0~55.0
基体元素，保证高温稳定性
Cr
17.0~21.0
17.0~21.0
17.0~21.0
提升抗氧化与耐腐蚀性
Fe
余量
余量
余量
降低成本，优化加工性能
Nb
4.75~5.50
5.0~5.50
5.0~5.50
形成 γ'' 相（Ni₃Nb），主导强化
Mo
2.80~3.30
2.80~3.30
2.80~3.30
固溶强化，提升抗蠕变能力
Ti
0.65~1.15
0.80~1.15
0.80~1.15
辅助形成 γ' 相（Ni₃(Al,Ti)）
Al
0.20~0.80
0.40~0.80
0.40~0.80
辅助强化，改善组织稳定性
C
≤0.08
≤0.05
≤0.03
优化晶界性能，过量形成有害碳化物
B
≤0.006
≤0.004
≤0.002
强化晶界，GH4169A 级≤0.002
Mn
≤0.35
≤0.20
≤0.10
残余杂质，严格控制
Si
≤0.35
≤0.20
≤0.10
残余杂质，避免损害热塑性
Cu
≤0.30
≤0.15
≤0.05
残余杂质，防止腐蚀失效
S
≤0.015
≤0.008
≤0.003
有害杂质，严控以提升韧性
P
≤0.015
≤0.008
≤0.003
有害杂质，避免晶界脆化

4.2 物理性能（标准热处理后）

性能指标
数值范围
测试条件
密度（ρ）
8.19~8.25g/cm³
室温
熔化温度范围
1260~1336℃
-
热导率（λ）
11.4W/(m·K)
室温
18.5W/(m·K)
650℃
比热容（c）
435J/(kg·K)
室温
628J/(kg·K)
650℃
线膨胀系数（α）
13.0×10⁻⁶/℃
20~600℃
电阻率（ρ）
1.28μΩ·m
室温
弹性模量（E）
200GPa
室温
160GPa
650℃
磁性能
无磁性
全温度范围

4.3 力学性能（典型值）

性能指标
室温
650℃
测试条件
抗拉强度（Rm）
≥1275MPa
≥950MPa
标准热处理制度
屈服强度（Rp0.2）
≥1035MPa
≥750MPa
标准热处理制度
断后伸长率（A）
≥12%
≥15%
标准热处理制度
断面收缩率（Z）
≥15%
≥20%
标准热处理制度
布氏硬度（HB）
346~450
-
直接时效处理
持久强度
-
≥550MPa
650℃/1000h
冲击韧性（αk）
≥75J
-
-196℃
高周疲劳极限
≥600MPa
-
10⁷次循环

4.4 特殊性能要求

  • 耐腐蚀性：3.5% NaCl 溶液中年腐蚀速率≤0.025mm，抗应力腐蚀开裂（SCC）寿命＞1000h；
  • 组织稳定性：标准热处理后为 γ 基体 +γ'' 相（主强化相）+γ' 相（次强化相）+δ 相 + NbC 相，长期使用无相变；
  • 工艺适应性：具备良好热加工、冷加工及焊接性能，但组织对热加工工艺敏感，需严格控制温度与变形量；
  • 宽温域适应性：-253℃至 700℃范围内保持稳定力学性能，适用于液氧 / 液氢低温环境及中高温服役场景。

5 生产工艺要求

5.1 熔炼工艺（按质量等级选择）

质量等级
熔炼工艺组合
核心要求
标准级
真空感应熔炼（VIM）
保证成分均匀性
优质级
真空感应熔炼 + 电渣重熔（VIM+ESR）
降低杂质与气体含量
高纯级
真空感应熔炼 + 电渣重熔 + 真空电弧重熔（VIM+ESR+VAR）
极致纯净度，消除偏析
核能级
VIM+ESR+VAR（硼含量专项控制）
硼≤0.002%，无放射性杂质

5.2 热加工工艺

加工类型
加热温度
终加工温度
关键控制
锻造
1010~1065℃
≥930℃
单次变形量≤40%，避免 δ 相析出
热轧
980~1030℃
≥850℃
控制冷却速度，防止晶粒粗大
开坯
1000~1050℃
≥900℃
均匀化处理，消除铸造缺陷

5.3 冷加工工艺

  • 冷轧（板 / 带材）：采用多辊轧机，道次变形量≤20%，中间退火温度 950~980℃，确保表面粗糙度 Ra≤0.4μm；
  • 冷拉（棒 / 丝 / 管材）：采用硬质合金模具，拉拔速度≤5m/min，中间固溶处理温度 955±10℃，保证尺寸公差 ±0.03mm；
  • 冷镦（紧固件）：冷镦前需进行软化处理，变形量≤30%，避免开裂。

5.4 热处理制度（三类核心制度）

制度类型
工艺参数
适用产品
性能特点
Ⅰ 类（粗晶型）
(1010~1065)℃±10℃×1h（油冷 / 空冷 / 水冷）+720℃±5℃×8h（50℃/h 炉冷）→620℃±5℃×8h（空冷）
低温氢脆环境部件
冲击性能优异，无缺口敏感性
Ⅱ 类（标准型）
(950~980)℃±10℃×1h（油冷 / 空冷 / 水冷）+720℃±5℃×8h（50℃/h 炉冷）→620℃±5℃×8h（空冷）
通用航空 / 工业部件
均衡强韧性，消除缺口敏感性
Ⅲ 类（直接时效型）
720℃±5℃×8h（50℃/h 炉冷）→620℃±5℃×8h（空冷）
高强要求锻件 / 棒材
强度最高，HB≥346
管材专用
955℃±10℃×30min（空冷 / 风冷）+720℃±10℃×8h（50℃/h 炉冷）→620℃±10℃（总保温≥18h，空冷）
无缝管材
保证耐蚀性与尺寸稳定性

6 检验规则

6.1 检验项目

  1. 化学成分分析：采用光谱分析 + 电子探针（EPMA），逐炉检测，高纯级需验证元素分布均匀性；
  1. 力学性能测试：室温拉伸、高温持久、低温冲击、疲劳试验，按批次抽样（每批次≥3 件）；
  1. 金相组织检查：透射电镜（TEM）观察析出相形貌，确保 γ''/γ' 相分布均匀，无异常相；
  1. 尺寸与表面质量：逐件检查，表面无裂纹、夹杂、起皮，粗糙度符合对应产品要求；
  1. 无损检测：
    • 内部缺陷：超声波探伤（灵敏度 φ0.8mm 平底孔）；
    • 表面缺陷：涡流检测（裂纹深度≤50μm）；
    • 航空级转动件：额外增加渗透检测（PT）或磁粉检测（MT）。

6.2 抽样与判定

  • 化学成分：每炉抽样 1 次，不合格则该炉产品报废；
  • 力学性能：抽样试验不合格时，允许加倍抽样复检，仍不合格则批次报废；
  • 无损检测：发现缺陷需标记返修，返修后重新检测，无法修复则剔除；
  • 尺寸偏差：超差产品允许返工，返工后仍不达标则判定为不合格。

7 标志、包装与贮存

7.1 标志

每件产品需标识：材料牌号（含等级）、规格、炉批号、热处理制度、执行标准、生产厂家、生产日期，GH4169A 级需特别标注 “核能专用”。

7.2 包装

  • 板 / 带材：防潮牛皮纸 + 镀锌铁皮包装，避免表面划伤；
  • 棒 / 丝材：棒材捆扎（涂防锈油），丝材成盘后真空包装；
  • 管材：两端封口保护，多层防潮包装；
  • 航空 / 核能级产品：真空 + 充氮包装，附防潮指示卡。

7.3 贮存

  • 存放于干燥、通风、无腐蚀性气体库房，温度 5~35℃，相对湿度≤65%；
  • 避免与酸碱、盐类物质接触，堆放高度≤1.5m，防止变形；
  • 贮存期≤12 个月，定期检查包装完整性，发现锈蚀及时处理。

8 应用概况

  • 航空航天：发动机盘件、环件、叶片、机匣、紧固件、燃气导管，航天器弹性元件、密封件；
  • 核能领域：反应堆格架、弹性元件（GH4169A 级）；
  • 石油化工：高温高压阀门、泵体、换热器管、井下工具；
  • 其他：低温工程（-253℃液氢存储设备）、海洋工程耐蚀部件、高速列车关键结构件。

9 附录

9.1 注意事项

  1. 热加工需严格控制温度区间，避免在 700~940℃δ 相析出峰区长时停留；
  1. 焊接需采用匹配焊材（如 ERNiFeCr-2），焊后需进行固溶 + 时效处理，消除焊接应力；
  1. 高温服役部件需定期检测组织状态，避免 γ'' 相过度老化失效；
  1. 核能级产品需提供硼含量专项检测报告，确保符合安全要求。

9.2 质量证明书

供货时随附完整质量证明书，包含：化学成分（含等级）、熔炼工艺记录、热处理曲线、力学性能报告、无损检测结果、炉批号追溯信息、产品合格标识。

产品优势

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加工平台

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物流包装

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