Nimonic 80A 气阀的固溶时效：A 与 B 两套制度的分工

Nimonic 80A 是 γ′ 沉淀硬化镍基高温合金，气阀件的热处理有 A、B 两套制度，选错一套强度与塑性就对不上。成分上它是 NiCr20TiAl 体系：铬 18%~21%、钛 1.8%~2.7%、铝 1.0%~1.8%、钴不超过 2.0%、碳不超过 0.10%，镍余量。国内对应 GH4080A 与 GH80A，注册号 UNS N07080。

钛与铝的配比决定 γ′ 量

钛 1.8% 至 2.7%、铝 1.0% 至 1.8%，两者合计决定 γ′ 的体积分数。钛偏高，γ′ 的稳定性好、高温强度高，但 η 相（Ni₃Ti）析出倾向增大；铝偏高，抗氧化好，但 γ′ 的溶解温度上升，固溶需要更高温度。这个配比是 800℃ 级承力件的平衡点，也是它做柴油机排气阀与气阀杆的底气。

A 制度与 B 制度的差别

厂商手册给的 A 制度是 1080℃ 保温 8 小时空冷加 700℃ 保温 16 小时空冷；B 制度在中间多一段 850℃ 保温 24 小时，再 700℃ 保温 16 小时。手册的线膨胀系数表以 A 列为准，B 列在 20℃ 至 100℃ 为 12.8、20℃ 至 500℃ 为 14.5，与 A 列略有差别。多出的 850℃ 段是让 γ′ 以较粗的尺寸析出，提高高温蠕变抗力，代价是室温强度略降。

固溶温度与晶粒

固溶温度 1080℃ 是这支合金的常规档。温度偏低，γ′ 溶不彻底，时效后析出相粗大且不均匀；温度偏高，晶粒粗化，室温塑性与疲劳寿命下降。气阀件的晶粒度按 5 至 8 级控制，粗于 5 级要在工艺上找原因。固溶的保温时间按截面给，8 小时是为厚件准备的，薄件可以缩短。

物理常数与热应力

平均线膨胀系数自 20℃ 起算：12.7（20℃ 至 100℃）、13.7（至 200℃）、14.4（至 400℃）、15.5（至 600℃）、17.1（至 800℃）、18.1（至 1000℃），单位 10⁻⁶/℃；20℃ 电阻率 1.24 μΩ·m；密度 8.15 g/cm³（手册 8.19 g/cm³，两说并存）；熔点资料单值 1405℃，手册给 1320℃ 至 1365℃，两说差异大。排气阀的头部与杆部温差大，热应力计算要按各自温度取膨胀系数。

弹性模量与品种差别

手册给的杨氏模量随品种变化：20℃ 时挤压棒 183 GPa、挤压棒后锻造 219 GPa、冷轧型材 214 GPa、冷轧薄板 222 GPa,1000℃ 降到 112 至 145 GPa。同一牌号不同品种的模量差三成以上，做杆部刚度计算时必须用对应品种的值。这也是为什么气阀件要在图纸上写明品种与状态。

表面与磨削

气阀杆部要磨到 Ra 0.4 μm 以内，磨削时控制磨削区温度，避免白层与磨削裂纹。白层的硬度高、脆性大，服役中在杆部与导管的接触面上起皮。磨削后的表面残余应力应当为压应力，喷丸可以达到这个效果，喷丸强度按杆径给。已经时效的件不能再做高温处理，否则 γ′ 粗化。

气阀件的杆部与头部

排气阀的失效多从杆部磨损与头部烧蚀开始。杆部的磨损与导管材料配对有关，杆部表面硬度不足会磨出沟槽；头部的烧蚀与燃烧温度、燃油含硫量有关，高温下氧化膜剥落露出基体，再氧化再剥落，壁厚逐渐减薄。这两个部位的热处理要求不同：杆部要硬度与耐磨，头部要高温强度与抗氧化，同一支料靠表面处理与喷丸分别满足。

到货验收

到货验五项：成分（钛、铝、碳）、力学（室温与 800℃ 各一组）、硬度、晶粒度、以及尺寸与表面。硬度与磁导率一起核，是无磁件的常用组合。交货状态要写清是固溶态、A 制度还是 B 制度，三者的性能不同。牌号按 GB/T 14992 归类，技术条件按与合同约定。

上海熔恒特种合金有限公司可供应 Nimonic 80A 棒材、板材与锻件，常备规格支持零切下料与定尺加工，质保书与炉批号随货，支持第三方复检。熔恒按固溶态与 A、B 两种时效制度分别交货并附力学与晶粒度数据，需要先做气阀件工艺验证的批次，常规牌号支持拿样。