GH4033（中国牌号）高温合金热处理工艺详解

GH4033 是一种 Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，主要用于 航空发动机涡轮盘、叶片等高温承力部件。其热处理工艺直接影响合金的 强度、塑性和高温稳定性。以下是其标准热处理规范及关键控制要点：

1. GH4033 标准热处理工艺

工序

工艺参数

目的

固溶处理1080℃±10℃ × 8h，空冷 溶解γ'相，获得均匀过饱和固溶体

时效处理700℃±10℃ × 16h，空冷 析出细小γ'相，提高强度和蠕变抗力

关键控制点：

固溶温度：必须严格控制在 1070~1090℃，过低会导致γ'相未完全溶解，过高可能引起晶粒粗化。

冷却方式：空冷（AC），避免水冷导致残余应力过大。

2. 热处理后的力学性能（典型值）

温度

抗拉强度 (MPa)

屈服强度 (MPa)

延伸率 (%)

断面收缩率 (%)

20℃ ≥1100 ≥750 ≥15 ≥20

700℃ ≥850 ≥650 ≥10 ≥15

3. 特殊热处理变种（根据需求调整）

(1) 双重时效工艺（提升高温持久性能）

固溶：1080℃×8h，空冷

一次时效：760℃×4h，空冷（粗化γ'相，提高高温稳定性）

二次时效：650℃×16h，空冷（补充强化）

适用场景：涡轮盘等需要 长时高温服役（700~750℃） 的部件。

(2) 热等静压（HIP）+ 热处理（消除缺陷）

HIP：1120℃×4h + 100~150MPa（消除内部疏松、缩孔）

后续热处理：按标准固溶+时效工艺执行

适用场景：对疲劳性能要求高的关键部件（如发动机转子）。

4. 热处理设备与气氛控制

炉型要求：

电加热炉（控温精度±5℃）

推荐 真空炉 或 氩气保护（防止表面氧化）

热电偶布置：工件关键部位需直接测温，避免温度梯度。

5. 常见热处理缺陷及对策

缺陷类型

原因分析

解决措施

晶粒粗大 固溶温度过高或时间过长 严格控制1080℃±10℃×8h

γ'相不足 时效温度偏低或时间不足 确保700℃×16h，校准炉温

表面氧化 热处理气氛不纯（含O₂、H₂O） 使用真空或高纯氩气保护

6. 与同类合金热处理对比

合金

固溶温度

时效工艺

核心差异

GH4033 1080℃×8h 700℃×16h 中温高强度（700~750℃）

GH4169 980℃×1h 720℃×8h + 620℃×8h 双时效，侧重650℃以下性能

GH4738 1120℃×4h 845℃×24h 更高温度时效（800℃+）

7. 注意事项

避免硫污染：高温下硫会导致晶界脆化（如燃料中含硫）。

机加工顺序：建议 热处理后加工（因时效后硬度较高，刀具磨损大）。

如需具体工艺曲线（如升温/降温速率）或金相组织分析要求，可进一步提供详细信息。