GH4093合金介绍

基本信息

GH4093是Ni - Cr - Co基沉淀硬化型变形高温合金，长期使用温度小于750℃，短时间使用温度可达800℃。相近型号有Nimonic93（英国），NCK2OTA（法国）。其熔化温度范围为1360 - 1390℃，密度ρ = 8.19g/cm³，且合金无磁性。

化学成分及作用

主要元素

镍（Ni）：赋予合金良好的热稳定性，在高温环境下能有效抑制原子扩散，防止组织结构过快劣化，维持材料整体稳定性。同时，镍具备出色的抗氧化性能，可在合金表面形成一层连续、致密的氧化膜，阻挡氧原子进一步侵蚀，减缓氧化进程，保障合金在高温氧化氛围中长期服役。

铬（Cr）：含量通常在18.00% - 21.00%，是提升抗氧化与耐腐蚀性能的关键元素。铬极易与氧发生反应，在合金表面生成一层稳定且致密的Cr₂O₃氧化膜，这层膜不仅能隔绝外界氧气、水汽等腐蚀性介质，还具有自我修复能力，确保合金内部不受侵蚀，增强合金在高温、腐蚀性环境下的耐久性。

钴（Co）：显著提高合金的硬度与热强性，钴原子融入基体后，会引起晶格畸变，增加位错运动阻力，使合金在高温下仍能保持高强度，有效抵抗变形。同时，钴还能优化合金的高温组织结构稳定性，抑制有害相析出，与其他元素配合，提升合金综合性能。

微量元素

钼（Mo）、钨（W）等微量元素虽含量少，但对合金性能提升作用显著。钨与钼性质相似，含量在12.0% - 14.0%，能细化晶粒，使合金组织更加均匀致密。钨原子半径较大，融入基体产生晶格畸变程度高，阻碍晶界迁移，抑制晶粒长大，细化晶粒不仅提升合金强度，还改善韧性，降低裂纹萌生与扩展概率，增强合金抗疲劳性能。

性能特点

力学性能：具有较高的高温强度、蠕变强度和抗疲劳性能。例如，GH4093合金锻件在650℃和750℃持久实验条件下无缺口敏感性。

工艺性能：合金具有良好的热加工塑性和焊接性能。

组织稳定性：组织稳定，综合性能良好。不过合金经800℃长期时效后，晶界上M₂₃C₆型碳化物部分呈连续膜状。

制备工艺

熔炼与铸造工艺：采用真空感应熔炼 + 真空电弧或电渣重熔工艺。

其他制备方法：还有真空感应熔炼法、粉末冶金法、气体熔化沉淀法等。其中粉末冶金法制备的GH4093合金具有细小的晶粒尺寸和高度的致密度，具有更好的高温性能和耐腐蚀性。

热处理制度

冷轧薄板：(1100 - 1150)℃/AC + 710℃±10℃×16h/AC，其中固溶处理的保温时间由板材厚度而定，HB≥290HV。

棒材：(1050 - 1080)℃×8h/AC + 710℃±10℃×15h/AC。