摘要：GH4783（高温新牌号）是一种以Ni–Co–Fe为基体，γ′相沉淀强化的低膨胀、高强度、高温铁磁合金。它将传统高温合金的耐氧化与耐腐蚀特性，与低热膨胀和铁磁性相结合，使其在高温旋转部件和精密结构件中实现“高温强度＋尺寸稳定＋磁性能”三大优势。以下将从成分设计

GH4783（高温新牌号）是一种以Ni–Co–Fe为基体，γ′相沉淀强化的低膨胀、高强度、高温铁磁合金。它将传统高温合金的耐氧化与耐腐蚀特性，与低热膨胀和铁磁性相结合，使其在高温旋转部件和精密结构件中实现“高温强度＋尺寸稳定＋磁性能”三大优势。以下将从成分设计、组织演变、力学与物理性能、加工与焊接、典型应用及成分—应用关联五个方面，全面剖析GH4783合金的魅力。

一、化学成分与强化机理

GH4783合金主要化学成分（质量分数）为：

Ni：余量 —— 提供面心立方奥氏体基体，良好塑性与韧性；

Co：12.0%–15.0% —— 稳定基体铁磁性并提高高温塑性；

Cr：18.0%–21.0% —— 在650℃以上生成致密Cr₂O₃钝化膜，赋予出色抗氧化性能；

Mo：3.50%–5.00% —— 固溶强化并增强高温蠕变抗力；

Al：1.20%–1.60%、Ti：2.75%–3.25% —— 协同析出Ni₃(Al,Ti)γ′相，提供沉淀硬化效应，提升700℃以下屈服强度与疲劳寿命；

Fe：≤2.00% —— 平衡成本并维持合金铁磁性能；

C：0.03%–0.10%、Si：0.2%–0.5%、Mn ≤1.25%、P ≤0.02%、S ≤0.015%、B ≤0.015%、Cu ≤0.07% —— 严格限控杂质，避免晶间脆化与杂质相析出；

La：0.03%–0.12% —— 微量稀土细化晶粒、改善氧化膜附着性与抗剥落能力。

强化机理：高含量Co/Ni基体稳定奥氏体结构；Al/Tiγ′相析出与Mo/W固溶双重强化；Cr/La形成高温钝化膜；杂质限控保障晶界韧性。

二、组织演变与高温性能

γ′相析出

溶解温度：980–1 050℃

初析温度：630℃

析出峰值：800℃

γ′相在基体中以纳米尺度分布，增强室温到700℃范围内的屈服强度与疲劳寿命。

碳化物M₂₃C₆

初析温度：700℃

完全溶解温度：1 020℃

控制C含量可避免高温长时下晶界碳化物过度沉淀，保障蠕变抗力与抗SCC性能。

高温抗氧化

在650–750℃循环氧化试验中，GH4783表面形成紧密Cr₂O₃＋La₂O₃复合膜，抗剥落性优异，长期重量增益小于0.5 mg/cm²。

热膨胀与弹性模量

线膨胀系数：15.7×10⁻⁶ K⁻¹（20–900℃）

弹性模量：20℃ 237 GPa → 400℃ 221 GPa

低热膨胀与高刚度，保证高温精密旋转部件尺寸稳定与动态平衡。

三、力学性能与典型测试

温度范围拉伸强度 σ_b (MPa)屈服强度 σ_0.2 (MPa)伸长率 A (%)疲劳寿命 (10^6 cycles)

20℃ 热扎棒≥860—≥45>10

20–650℃ 冷轧板860–620—≥45>5

700℃ 蠕变试验—600 MPa @100 h——

高温强度、延展率与疲劳寿命的综合优势，使GH4783在高温旋转和振动工况下表现卓越。

四、加工与焊接工艺

热加工

温度范围：900–1 200℃

大变形终温：≥1 040℃

低塑区：760–870℃需避开。

冷却方式：热加工后油冷或吹风冷却，保持强化相分布。

冷加工

固溶态后可进行冲压、滚压与弯曲，加工硬化适中，需中间退火以防裂纹。

焊接性能

支持TIG、MIG等多种熔焊及钎焊、电阻焊工艺。

焊前：固溶态、表面清洁无氧化皮；

焊接：建议低热输入、层间温度≤150℃；

焊后：快速冷却、950℃固溶退火1 h以消除焊接应力并恢复γ′相分布。

五、典型应用领域

航空发动机：用于压气机涡轮导向叶片、燃烧室筒体、涡流器和环形罩，其热强度、疲劳寿命和低膨胀为高性能发动机提供核心保障。

航天推进：在火箭发动机高温燃烧段，GH4783用于喷管变截面环和支撑环件，兼具抗热震与抗腐蚀性能。

石油化工：在高温高压裂化炉管路、渣油升级反应器内衬及阀门组件中，157–750℃下稳定运行，减少停机检修。

发电设备：燃气轮机高压涡轮盘和导向环，GH4783抗蠕变和抗氧化能力延长检修周期。

六、成分—应用关联启示

高温旋转部件：在900–1 000℃短时服役环节，应将W接近16%上限，增强固溶强化并提高蠕变抗力；

耐氧化外罩：Cr向21–24%区间微调，以获得最优Cr₂O₃膜厚度和自修复速度；

抗疲劳弹性元件：Al/Ti析出相体积分数维持在1.2–1.6%和2.8–3.2%范围，以平衡强度与韧性；

焊接大构件：严格控制C≤0.08%与Si≤0.4%，并采用低热输入TIG焊，确保焊缝无脆化。

七、结语

GH4783合金以其“Co–Ni基体＋Cr/W固溶＋Al/Tiγ′沉淀＋La细晶＋低杂质”复合强化策略，实现了–253℃至1 100℃范围内的高温强度、铁磁性、低膨胀、优异疲劳寿命与耐氧化腐蚀性能兼。通过深入理解其成分含量与典型应用场景的内在关联，客户与研究者可在航空、航天、石化及动力领域，精准选材、优化工艺，并获得卓越的可靠性与成本效益。

来源：老齐的科学课堂