GH1016化学成分、供应形式、机械性能、物理性能

GH1016高温合金全面介绍

GH1016（对应国外牌号：Incoloy 801）是一种以铁-镍-铬为基体的奥氏体型高温合金，具有优异的高温强度、抗氧化性及耐腐蚀性能。该合金在600~900℃范围内表现突出，广泛应用于航空航天、核电、石油化工等领域。以下从

化学成分、供应形式、机械性能、物理性能、核心优势及典型应用

等方面展开详细介绍。

一、化学成分与元素作用

化学成分（质量百分比）

：

元素

Ni

Cr

Fe

C

Si

Mn

Al

Ti

其他（S/P等）

含量

32-35%

19-22%

余量

≤0.05%

≤0.50%

≤1.0%

0.15-0.35%

0.15-0.35%

≤0.015%

关键元素功能

：

• 
  
  Ni+Cr基体
  
  ：镍提供奥氏体结构稳定性，铬增强抗氧化与耐腐蚀能力；
• 
  
  Al+Ti
  
  ：形成细小弥散的γ'相（Ni₃Al/Ti），提升高温强化效果；
• 
  
  低碳设计
  
  （C≤0.05%）：减少晶界碳化物析出，改善焊接性与抗晶间腐蚀性；
• 
  
  Si/Mn
  
  ：脱氧剂，提升熔炼纯净度，抑制杂质偏聚。

二、供应形式与加工工艺

1. 供应形式

• 
  
  变形材
  
  ：热轧棒材（直径10~250mm）、冷轧板材（厚度0.5~10mm）、锻件（涡轮盘、法兰等）；
• 
  
  管材
  
  ：无缝管（外径≤150mm），用于高温管道系统；
• 
  
  焊材
  
  ：配套焊丝（ERNiCrFe-8）与焊条，适用于TIG焊、埋弧焊。

2. 加工工艺要点

• 
  
  热加工
  
  ：锻造温度范围1050~1150℃，终锻温度≥900℃；
• 
  
  冷加工
  
  ：需中间退火（870℃×1h），冷变形量控制在20%以内；
• 
  
  热处理
  
  ：固溶处理（1100~1150℃水淬） + 稳定化处理（850℃×2h空冷）；
• 
  
  焊接性
  
  ：焊前需清理表面氧化层，焊后建议进行去应力退火（650℃×4h）。

三、机械性能（依据GB/T 14992标准）

温度（℃）

抗拉强度（MPa）

屈服强度（MPa）

延伸率（%）

冲击韧性（J/cm²）

持久强度（1000h/MPa）

室温

650-750

300-350

35-45

120-150

600℃

550-600

250-300

25-35

80-100

180

800℃

400-450

180-220

20-30

50-70

90

900℃

250-300

120-150

15-25

30-50

40

性能亮点

：

• 
  
  高温塑性保留率
  
  ：800℃时延伸率仍达20%，优于同类合金GH3039（约15%）；
• 
  
  抗蠕变能力
  
  ：在700℃/150MPa条件下，蠕变断裂时间≥500h；
• 
  
  抗疲劳性
  
  ：600℃下循环应力幅Δσ=300MPa时，疲劳寿命≥1×10⁵次。

四、物理性能

参数

数值

密度（20℃）

7.95 g/cm³

熔点范围

1350-1400℃

热膨胀系数（20-800℃）

15.2×10⁻⁶/℃

热导率（800℃）

14.6 W/(m·K)

电阻率（20℃）

1.05 μΩ·m

弹性模量（20℃）

195 GPa

五、材料核心优势

1. 
   
   高温抗氧化性
   
   
   • 表面形成连续Cr₂O₃氧化膜，在900℃静态空气中氧化速率≤0.05 g/(m²·h)；
   • 抗硫化性能优异，在含H₂S（5% vol.）的800℃环境中，腐蚀深度≤0.1mm/年。
2. 
   
   耐腐蚀性
   
   
   • 耐硝酸、磷酸及有机酸腐蚀，在60%沸腾硝酸中腐蚀速率≤0.1mm/a；
   • 抗氯离子应力腐蚀开裂（Cl⁻浓度≤50ppm，温度≤300℃）。
3. 
   
   工艺适应性
   
   
   • 冷热加工性能均衡，可制备复杂薄壁件（如航空发动机燃烧室衬套）；
   • 焊接接头强度系数≥85%，满足ASME BPVC标准要求。
4. 
   
   经济性
   
   
   • 原料成本较同类镍基合金（如Inconel 600）降低约25%，适合大规模应用。

六、典型应用领域

1. 
   
   航空航天
   
   
   • 发动机燃烧室火焰筒、加力燃烧室壳体（工作温度600-850℃）；
   • 航天器热防护组件，如火箭发动机喷管延伸段。
2. 
   
   能源与核电
   
   
   • 核反应堆过热器管道、蒸汽发生器传热管（耐高温高压水腐蚀）；
   • 燃气轮机排气缸、过渡段壳体。
3. 
   
   石油化工
   
   
   • 乙烯裂解炉管（耐高温渗碳与氧化）；
   • 合成氨装置中的高温换热器、转化炉管。
4. 
   
   工业炉领域
   
   
   • 连续退火炉辊、渗碳炉料盘（抗高温变形与积碳）；
   • 热处理工装夹具（使用寿命较不锈钢提升3-5倍）。

七、局限性及改进方向

1. 
   
   使用限制
   
   
   • 在还原性气氛（如CO、H₂）中，900℃以上易发生渗碳或氮化；
   • 长期暴露于含Cl⁻高温液态环境（如熔盐）时，耐蚀性显著下降。
2. 
   
   技术升级
   
   
   • 
     
     微合金化
     
     ：添加0.02-0.05% La/Ce稀土元素，细化晶粒并增强氧化膜附着力；
   • 
     
     表面涂层
     
     ：采用Al-Si渗镀或MCrAlY涂层，提升1000℃以上极端环境性能；
   • 
     
     粉末冶金
     
     ：通过热等静压（HIP）制备超细晶材料，提升低温区强度。

八、选型建议

• 
  
  推荐工况
  
  ：600-900℃氧化性/弱腐蚀环境，中低应力长期服役部件；
• 
  
  替代方案
  
  
  • 更高温度（＞950℃）优先选GH3030或GH3128；
  • 强腐蚀环境（如海洋大气）建议采用GH2747（含Mo/Cu）。

结语

GH1016凭借其均衡的高温性能、工艺适应性与成本优势，成为中高温环境应用的理想选择。随着核电、航空航天等领域对材料要求的提升，其改性版本及新型加工技术（如增材制造）将进一步拓展应用场景。