1. 概述
GH4090是一种基于Ni-Cr-Co的沉淀硬化型变形高温合金，其使用温度范围高达920℃。该合金在815℃至870℃的温度区间内展现出卓越的抗拉强度和抗蠕变能力，同时具备良好的抗氧化和耐腐蚀性能。在经历冷热交替的极端环境下，GH4090合金依然能保持较高的疲劳强度。此外，其优异的加工和焊接性能使其成为制造航空涡轮发动机涡轮盘、叶片、高温紧固件、卡箍、密封圈及弹性元件等关键部件的理想材料。主要产品形态包括热轧棒材、冷拉棒材、冷轧板材、带材以及冷拉丝材。
2. 应用概况及特性
GH4090合金已广泛应用于航空发动机领域，用于制造高温弹簧元件、高温紧固件、燃烧室卡圈和止动销等关键零部件。在国外，相近牌号的合金还被用于制造航空发动机涡轮工作叶片和涡轮盘等高性能部件。该合金在1040℃以下表现出色，具有良好的抗氧化和耐腐蚀性能，但超过此温度时易发生晶间氧化现象。
3. 材料牌号与相近牌号
· 材料牌号：GH4090（亦称GH90）
· 相近牌号：Nimonic90（英国）
4. 材料技术标准
GH4090合金遵循以下材料技术标准：
· GB/T 14992：高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号
· GB/T 14994：高温合金冷拉棒材
· HB/Z 140：航空用高温合金热处理工艺
· WS9-7014：GH90(N90)合金弹簧用冷拉丝材
· WS9-7015.1：GH90(N90)合金冷拉和固溶处理的弹簧丝材
· WS9-7015.2：GH90(N90)合金冷拉和固溶处理的弹簧扁丝
· WS9-7016：GH90(N90)合金冷拉棒材
· WS9-7086：GH90(N90)合金冷轧薄板和带材(硬态)
· WS9-7087：GH90(N90)合金冷轧薄板和带材(软态)
5. 熔炼工艺
GH4090合金的熔炼工艺多样，可采用非真空感应炉+电渣重熔、真空感应炉+电渣重熔、真空感应炉+真空自耗重熔或真空感应炉+真空电弧重熔等工艺进行生产。
6. 化学成分
GH4090合金的化学成分详见表，其数据来源于GB/T 14992、GB/T 14994、WS9-7014、WS9-7015.1、WS9-7015.2、WS9-7016、WS9-7086和WS9-7087等标准。
表 GH4090合金化学成分
注：WS9-7014、WS9-7015.1和WS9-7015.2标准对Pb的含量有特别规定，分别为w(Pb)≤0.0010%。
7. 品种规格与供应状态
GH4090合金的主要规格和供应状态依据GB/T 14994、WS9-7014、WS9-7015.1、WS9-7015.2、WS9-7016、WS9-7086和WS9-7087等标准执行。
7.1 主要规格
· 冷拉棒：包括直径8mm至45mm的圆形棒材，公称边长8mm至30mm的方形棒材，内切圆公称直径8mm至36mm的六角形棒材。
· 冷拉丝：直径0.05mm至8mm。
· 扁丝：1.65mm×0.5mm。
· 冷轧薄板：厚度≤4mm。
· 带材：厚度≤0.8mm。
7.2 供应状态
· 棒材：在最终一次中间退火后，冷拉变形量为8%至12%。镦锻用冷拉棒材以冷拉+磨光或经固溶处理后供应；机加工用冷拉棒材经固溶处理+除氧化皮后供应。
· 弹簧用冷拉丝材：以冷拉状态供应；冷拉和固溶处理的弹簧丝材以冷拉或冷拉+1080℃固溶处理后供应。
· 冷轧薄板和带材：软态产品经软化处理+碱酸洗或光亮热处理+切边+平整或矫直后供应，要求硬度≤250HV；硬态产品则在最后一次中间退火后，冷轧变形量为20%至35%，以冷轧+切边+平整或矫直后供应。
8. 物理、弹性和化学性能
8.1 熔化温度范围
1310℃至1370℃。
8.2
ρ = 8.18g/cm³
8.3
合金无磁性。
9. 抗氧化与耐腐蚀性能
9.1 抗氧化性能
· 在空气介质中，不同温度试验100h的氧化失重值见表2-5（未提供）。
· 合金在1040℃以下具有良好的抗氧化性能，超过此温度时易发生晶间氧化。
9.2 耐腐蚀性能
· 在不同含SO₂量气氛中，不同温度1000h的腐蚀失重见表2-6（未提供）。
· 合金在1040℃以下具有良好的耐腐蚀性能。
10. 加工与焊接性能
10.1 焊接性能
合金在固溶状态下可进行惰性气体保护钨极电弧焊及闪光对焊。
10.2 切削加工与磨削性能
合金在固溶处理状态下具有良好的机械加工性能，时效处理后需使用坚硬刀具并按规定进刀量慢速加工。
11. 组织结构
11.1 相变温度
· γ'相溶解温度范围：980℃至1000℃。
· M₂C₆型碳化物溶解温度范围：1100℃至1150℃。
11.2 典型组织
合金经标准热处理后的组织主要由γ基体、γ'相、MC和M₂₃C₆型碳化物组成。其中，主要强化相是γ'-Ni₃(Al、Ti)，呈方形颗粒，在晶内弥散析出，同时在晶界上也能观察到这种形状的γ'相。M₂₃C₆型碳化物则在晶界上呈不连续的链状析出。
