GH2038合金：从材料特性到应用实践的全面探索

​1. 合金介绍

1.1 概述

GH2038是一种基于Fe-Ni-Cr的沉淀硬化型变形高温合金，设计用于700℃以下的温度环境。该合金通过添加铝和钛等合金元素形成沉淀强化相，显著提升其高温强度；同时，硼元素的加入有效净化和强化了晶界，增强了合金的整体性能。GH2038合金在700℃以下展现出卓越的热强性，以及优异的切削加工和焊接性能，广泛应用于制造各类高温结构件。其主要产品形态涵盖热轧和锻制棒材、板材及饼材。

1.2 应用概况及特性

GH2038合金主要应用于制造700℃以下工作环境中的涡轮盘、燃烧室壳体零件、涡轮壳体、支撑结构、轴及叶片等关键热端部件。这些部件在高温、高压及复杂力学载荷下工作，GH2038合金以其卓越的性能确保了部件的稳定运行。合金经过特定的热处理后，会在晶界上析出片状Laves相，进一步增强其强度和稳定性。

1.3 材料牌号

GH2038（又称GH38A），是国内对该合金的正式牌号。

1.4 相近牌号

在国际上，GH2038合金与俄罗斯的3H696A牌号相近，两者在化学成分、物理性能及应用领域等方面具有较高的相似性。

1.5 材料技术标准

GH2038合金的生产和质量控制遵循以下主要标准：

• GB/T 14992：高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号

• YB/T 5245：普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材

• HB/Z 140：航空用高温合金热处理工艺

1.6 熔炼工艺

GH2038合金采用非真空感应炉与电渣重熔相结合的熔炼工艺，以确保合金成分的均匀性和纯净度，为后续加工提供高质量的材料基础。

1.7 化学成分

GH2038合金的化学成分严格按照GB/T 14992标准执行，具体成分如表1-1所示：

表1-1 GH2038合金化学成分

元素质量分数/%C≤0.10Cr10.00～12.50Ni18.00～21.00Al≤0.50Ti2.30～2.80Fe余B≤0.008Mn≤1.00Si≤1.00S≤0.020P≤0.030

1.8 热处理制度

GH2038合金的热处理制度依据HB/Z 140标准制定，各品种的标准热处理制度如下：

• 热轧和锻制棒材：1180℃±10℃保温2小时，随后空冷（AC）或水淬（WQ），接着在760℃±10℃保温16至25小时，最后空冷，达到HBS 302～241的硬度范围。

• 板材：(1020～1060)℃空冷后，再在720℃±10℃保温8小时空冷，固溶保温时间根据板材厚度按(0.8～2.0)min/mm计算。

1.9 品种规格与供应状态

1.9.1 主要规格

• 棒材直径大于8mm；

• 板材厚度范围为8mm至14mm。

1.9.2 供应状态

• 棒材以加工态、固溶（退火）态或固溶（退火）+酸洗态供应；

• 板材则经过固溶+碱酸洗+平整+矫直+切边后供应。

2. 工艺性能与要求

2.1 成形工艺与性能

GH2038合金在锻造开坯时，装炉温度应不高于700℃，加热温度控制在1090℃±10℃，停锻温度需大于850℃。对于热轧加工，加热温度同样为1090℃±1