GH5188（钴基）高温合金产品技术规范

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1 范围

本规范规定了 GH5188 钴基高温合金的化学成分、物理性能、机械性能、产品规格、制造工艺、执行标准、应用领域及质量检验要求。

本规范适用于航空航天、燃气轮机、汽车工业、高端装备等领域使用的 GH5188 合金薄板、棒材、锻件、丝材、管材及配套焊材等产品，尤其适用于高温高强度及抗氧化要求的关键零部件。

2 规范性引用文件

• 国际标准：ASTM B446/B446M（钴基合金棒材、锻件规范）、AMS 5772（航空航天用钴基高温合金规范）、ISO 9723（钴基合金化学成分及性能标准）

• 国家标准：GB/T 15008-2017（钴基合金棒材）、GB/T 14992-2005（高温合金和金属间化合物高温材料分类和牌号）、GB/T 20410（钴基合金无缝管）

• 行业标准：HB 5492（航空用钴基高温合金棒材技术要求）、QJ 2628（航天用钴基合金锻件规范）

3 产品基础信息

3.1 合金定义

GH5188 是国内用量最大的钴基变形高温合金，以钴为基体，通过铬、镍等元素合金化设计，具备优异的高温强度、抗氧化性、抗疲劳性能及极端环境稳定性，可在 980℃以下保持高强度，1100℃以下保持优良抗氧化性，是高端装备核心高温部件的关键材料。

3.2 核心标识

• 国内牌号：GH5188（GB/T 14992-2005）

• 国际对应牌号：Haynes 25、UNS R30605

• 关键特性：钴基基体、变形加工、高温强韧、抗氧化腐蚀

4 化学成分要求（质量分数，%）

元素	含量范围	说明
钴（Co）	余量（约 50%~55%）	基体元素，保证高温稳定性与力学性能
铬（Cr）	20.0~24.0	形成致密氧化膜，提升高温抗氧化性与耐腐蚀性
镍（Ni）	10.0~15.0	优化合金韧性与加工成型性
钨（W）	13.0~16.0	固溶强化，提升高温强度与蠕变抗力
碳（C）	0.05~0.15	强化晶界，改善高温力学性能
铁（Fe）	≤3.0	控制杂质含量，避免性能波动
硅（Si）	≤1.0	优化铸造与焊接工艺性能
锰（Mn）	≤1.0	改善合金塑性与焊接性
硫（S）	≤0.015	严格控制有害杂质，防止热加工开裂
磷（P）	≤0.02	控制杂质，避免晶间脆化

5 关键性能参数

5.1 物理性能（退火状态）

性能指标	数值	测试条件
密度	9.13 g/cm³	室温
熔点	1370~1425℃	——
比热	430 J/(kg·℃)	0~100℃
热导率	10.8 W/(m·K)	20℃
热膨胀系数	15.1×10⁻⁶/℃	20~1000℃
电阻率	1.28×10⁻⁶ Ω·m	20℃

5.2 机械性能

性能指标	最小值	典型值	测试条件
抗拉强度（Rm）	860 MPa	900~1100 MPa	室温（退火态）
屈服强度（Rp0.2）	415 MPa	450~550 MPa	室温（退火态）
延伸率（A5）	30%	35~40%	室温（退火态）
布氏硬度（HB）	220	230~260 HB	室温
高温抗拉强度	550 MPa	580 MPa	980℃
高温蠕变率	≤0.05%	——	900℃，50MPa，1000h
疲劳强度（σ-1）	380 MPa	——	室温，10⁷次循环

5.3 耐腐蚀与高温性能

• 抗氧化性能：1100℃静态空气中 1000h 氧化增重≤0.15g/m²，形成致密 Cr₂O₃-WO₃复合氧化膜，有效阻挡高温腐蚀

• 高温稳定性：980℃以下长期服役无明显性能衰减，组织稳定性优异

• 抗疲劳性能：高温循环载荷下表现出良好的抗疲劳开裂能力，延长零部件使用寿命

• 介质耐受：耐高温燃气腐蚀、熔融盐腐蚀及各类高温工业介质侵蚀

6 产品规格与供应状态

6.1 主要产品形态及规格

产品类型	规格范围	典型应用
薄板	厚度 0.5~10mm，宽度 700~1200mm（可定制）	航空发动机燃烧室、燃机热端部件
棒材	直径 8~300mm（热轧 / 冷拉）	机械加工件、紧固件、锻件毛坯
锻件	按需锻造，最大单重≤500kg	燃气轮机叶片、高温结构件
丝材	直径 0.8~10mm（盘状 / 直条状）	焊接填充、精密弹簧件
管材	外径 10~100mm，壁厚 1~10mm	高温流体输送管道
带材	厚度 0.1~2mm，宽度≤1200mm	精密密封件、薄壁高温部件

6.2 供应状态

• 薄板：固溶处理 + 酸洗 + 切边，表面粗糙度 Ra≤1.6μm，可定尺供货

• 棒材：锻轧状态、退火 + 磨光，尺寸精度 H11~H9 级

• 锻件：退火 + 车光，去除表面氧化皮，保证加工余量

• 丝材：固溶酸洗盘状、固溶直条磨光

• 管材：固溶 + 酸洗，100% 超声波探伤

• 带材：冷轧 + 固溶软态、去氧化皮

7 制造工艺要求

7.1 加工工艺

• 冶炼工艺：采用真空感应炉 + 电渣重熔（VAR）双联冶炼，确保成分均匀性与纯度，降低杂质含量

• 塑性加工：热轧温度 1150~1200℃，冷轧采用多道次小变形量加工，控制板形精度

• 切削加工：采用硬质合金或立方氮化硼（CBN）刀具，低速切削并配合冷却润滑剂，避免高温粘刀

• 焊接工艺：可采用 TIG 焊、MIG 焊，推荐使用 ERCoCr-A 专用焊材，焊接线能量控制在 8~12kJ/cm，层间温度≤150℃

• 表面处理：酸洗、机械抛光等，确保表面无氧化皮、裂纹、夹杂等缺陷

7.2 热处理工艺

工艺类型	温度范围	保温时间	冷却方式	目的
退火	850~950℃	2~4h	空冷	消除加工应力，改善切削性能
固溶处理	1150~1200℃	1~2h	快速水冷	溶解碳化物，获得均匀奥氏体组织，优化综合性能
稳定化处理	900~950℃	4~6h	空冷	细化晶粒，提升高温稳定性

8 质量检验要求

• 化学成分检验：采用直读光谱仪检测，关键元素偏差≤±0.15%，符合本规范第 4 章要求

• 机械性能检验：每批次抽样进行拉伸试验、硬度试验，高温部件需附加高温蠕变与疲劳试验

• 无损检测：薄板采用超声波探伤（100% 覆盖），锻件进行 UT+MT（磁粉）检测，焊缝进行 RT（射线）探伤

• 表面质量检验：无裂纹、气孔、夹杂、划痕等缺陷，薄板平面度偏差≤3mm/m

• 尺寸精度检验：薄板厚度公差 ±0.05~±0.2mm（根据厚度等级），棒材直径公差 ±0.03~±0.6mm

• 性能验证：产品需通过相关台架试验，符合技术要求

9 应用领域

9.1 航空航天工业（核心应用）

• 新型航空发动机：燃烧室火焰筒、导向叶片、涡轮外环等热端部件

• 航天推进系统：火箭发动机高温燃气导管、喷管内衬

9.2 燃气轮机与能源领域

• 工业燃气轮机：热端燃烧室、过渡段、高温密封件

• 新能源装备：生物质发电锅炉高温部件、氢能燃料电池高温结构件

9.3 汽车与高端装备

• 高端汽车：涡轮增压器涡轮壳、排气系统高温部件

• 特种装备：高温试验设备、冶金工业高温炉具内衬

9.4 其他领域

• 核工业：高温堆核电站辅助加热系统部件

• 化工工业：高温反应釜内衬、熔融盐换热管道

10 包装与储运

• 包装：薄板采用木质托盘 + 防潮薄膜包装，每包重量≤2000kg；棒材采用木箱 + PVC 防护套包装；丝材独立密封包装，标注规格与批号

• 储运：存放于干燥通风仓库，远离潮湿与腐蚀性介质；运输过程中避免剧烈碰撞，薄板需平放，防止变形

• 计重方式：实际过磅，支持按需定制生产