GH747 的镍 44%~46%:1300℃ 抗氧化与 550 MPa 怎么兼顾

GH747 是镍铁铬系固溶强化型变形高温合金，镍 44.0%~46.0%、铬 15.0%~17.0%、碳不超过 0.10%，另加铝与微量稀土，余量铁。20℃ 弹性模量 218 GPa，热轧棒标准热处理态室温抗拉 550 MPa、延伸率 15%、断面收缩 20%,1000℃ 抗拉 40 MPa。

44% 镍的位置

镍 44%~46% 落在铁镍基的上限一带，奥氏体稳定、组织在长期高温下不转变，成本比 70% 以上的镍基低一截。铁含量高带来较高的热导与较低的膨胀，炉辊与燃烧室件在热循环中的温度梯度小，热应力低。强度上限因此不如镍基，550 MPa 的室温抗拉只相当于镍基合金的一半，承力件的壁厚要按这个数算。

铝加稀土的氧化膜

这支合金的抗氧化靠铬与铝共同成膜，再加微量稀土改善膜的附着性。稀土的作用是钉扎氧化膜，让膜在热循环中不剥落：没有稀土时，膜在冷却阶段受拉应力开裂，下次升温从裂纹处向内氧化；加了稀土，膜与基体的界面形成氧化物钉，剥落率明显下降。资料给的抗氧化区间是 1000~1300℃ 显著改善，这个上限在铁镍基里算高的一档。

1000℃ 只剩 40 MPa

室温 550 MPa 到 1000℃ 40 MPa，强度掉了九成以上，这条曲线说明它不能做承力件。它的用途是炉辊、辐射管、热电偶套管、燃烧室筒体这类以抗氧化与抗变形为主、应力水平低的零件。设计时按 1000℃ 的 40 MPa 取，再按蠕变外推打折，壁厚按刚度与氧化减薄双重控制，不是按强度。

固溶 1000~1200℃ 水冷

热轧棒、锻制棒与锻件的固溶制度是 1000~1200℃ 水冷，保温时间按厚度定。温度取上限，晶粒粗、蠕变抗力好、塑性下降；取下限，晶粒细、塑性好、蠕变抗力差。水冷的目的是把碳化物与析出相固定在固溶态，慢冷会在晶界析出碳化物，长期服役时成为裂纹源。薄壁件水冷容易变形，改用风冷并加快冷速。

焊接与热加工

炉辊的结瘤与清理

炉辊在高温炉内长期运转，表面会结瘤：氧化皮、粉尘与油污在辊面烧结，形成一层硬壳，钢坯通过时压出压痕。结瘤的根源是氧化膜的剥落，膜剥落的地方露出新鲜金属，氧化加快，形成凹坑，凹坑又挂料。清理用机械刮除，不用酸洗，酸洗会沿晶界侵蚀辊体；清理周期的长短与炉内气氛有关，露点高的炉子结瘤快。

热电偶套管的深孔

套管多为深孔薄壁件，深径比超过 10 时，钻削的偏斜与壁厚不均同时出现。钻孔用枪钻或深孔钻，内冷压力要足，排屑不畅时切屑在孔内二次切削，孔径超差；钻后用铰刀修光，铰削量 0.1~0.2 mm。壁厚不均的套管在高温下局部超温，寿命按最薄处算，超声测厚沿周向多点取最小值。

管材的固溶与矫直

无缝管冷轧后的中间退火不低于 1000℃，退火后矫直，矫直辊的压力控制在塑性变形的最小值，压力大了管子的椭圆度与残余应力同时上升。成品固溶后水冷，薄壁管水冷容易弯，改用喷淋冷却，冷速够而不变形。牌号体系按 GB/T 14992，管的尺寸与验收按 GB/T 13296 一类换热器用管标准执行。

这支合金的焊接性好，氩弧焊、点焊、滚焊、电子束焊都能用，可配母材丝或同类合金丝作填充。热加工的装炉温度不高于 1000℃，开轧不低于 1000℃，终轧不低于 900℃，无缝管冷轧单道次变形不超过 80%，中间退火温度不低于 1000℃。冷轧道次变形量过大，管壁出现裂纹，退火温度不足，硬化层没清掉，下一道次继续开裂。