GH4090是一种时效强化型镍基变形高温合金，对应国际通用牌号Nimonic 90。以下是从化学成分、物理性能、力学性能及工艺特性四个维度整理的详细百科参数：

一、化学成分（质量分数，%）

GH4090的合金化原理是以镍为基体，通过加入大量的铬进行固溶强化和抗氧化，并依靠铝、钛形成γ' 相(Ni3(Al, Ti))进行时效强化，同时添加钴以提升基体强度和抗蠕变性能。

• 碳 (C)： ≤ 0.13（起到晶界强化作用）

• 铬 (Cr)： 18.0 - 21.0（主要抗氧化和耐腐蚀元素）

• 钴 (Co)： 15.0 - 21.0（提高基体强度和抗热腐蚀性）

• 钛 (Ti)： 2.0 - 3.0（形成γ' 相的主要元素）

• 铝 (Al)： 1.0 - 2.0（形成γ' 相的主要元素）

• 铁 (Fe)： ≤ 1.5

• 硅 (Si)： ≤ 0.8

• 锰 (Mn)： ≤ 0.4

• 硫 (S)： ≤ 0.015

• 银 (Ag)、铋 (Bi)、铅 (Pb)： 均为严格控制的微量有害杂质元素。

• 铜 (Cu)： ≤ 0.2

• 镍 (Ni)： 余量

二、物理性能

该合金在室温和高温下表现出典型的奥氏体特征，物理参数如下：

• 密度： 8.20 g/cm³（属于较重的镍基合金，高密度保证了其结构稳定性）。

• 熔化温度范围： 液相线约 1370℃，固相线约 1200℃（较宽的熔化区间使其具有良好的铸造和焊接工艺适应性）。

• 居里点： 该合金为顺磁性材料，无磁性。

• 比热容： 20℃时约为 448 J/(kg·℃)；高温下随温度升高而略有增加。

• 热导率： 较低，约 11.5 W/(m·℃)（室温至高温变化不大，这是镍基合金的典型特征，有利于在高温下保持内部组织结构稳定）。

• 线膨胀系数： 20-100℃区间约为 12.7×10⁻⁶ /℃；20-800℃区间约为 15.6×10⁻⁶ /℃。

三、力学性能

GH4090的力学性能通过标准热处理工艺获得，典型值如下（具体取决于材料规格和试验温度）：

• 抗拉强度 (Rm)： 室温下通常在 1000 - 1200 MPa 之间；在 750℃ 高温下仍能保持在 700 MPa 以上。

• 屈服强度 (Rp0.2)： 室温下通常在 680 - 850 MPa 之间。

• 断后伸长率 (A5)： 室温下通常在 15% - 25% 之间。

• 持久性能： 在 750℃ / 340 MPa 条件下，标准热处理状态的持久寿命通常要求大于 50 小时。

• 硬度： 固溶处理后硬度较低（便于加工），时效处理后硬度可达 30-35 HRC。

四、工艺性能与热处理

1. 冶炼工艺：
   一般采用真空感应熔炼（VIM）+ 真空电弧重熔（VAR）或电渣重熔（ESR）的双联工艺，以保证成分均匀性、降低气体含量并细化晶粒。

2. 热加工工艺：

3. 锻造温度： 加热温度 1150-1180℃，开锻温度不低于 1100℃，终锻温度不低于 1000℃。由于合金高温强度高，热加工时需要较大吨位的设备。

4. 冷成型： 合金在固溶状态下具有一定的塑性，可以进行一定程度的冷加工，但加工硬化率高，需及时中间退火。

5. 热处理制度：
   GH4090属于典型的时效强化合金，必须通过热处理获得所需性能：

6. 固溶处理： 1080℃ ± 10℃，保温 2-8 小时后（视截面尺寸而定），通常采用空冷或快冷。

7. 中间处理（稳定化）： 对于要求高蠕变抗力的工件，可在 800-850℃ 进行稳定化处理 4-24 小时，空冷。

8. 时效处理： 700-720℃，保温 16 小时后空冷。此步骤析出细小弥散的γ' 相，赋予合金高强度。

9. 焊接性能：
   合金焊接性尚可，但倾向于采用氩弧焊（TIG）或电子束焊。由于铝、钛含量高，焊接时易产生热影响区微裂纹，通常需要预热或选用匹配的焊丝（如HGH4090或Hastelloy W焊丝），焊后需进行消除应力处理。

五、应用领域

由于其优异的高温强度、抗氧化性和抗疲劳性能，GH4090主要用于制造航空发动机及工业燃气轮机的高温转动部件，例如：

• 涡轮叶片

• 涡轮盘

• 高温紧固件（螺栓、螺母）

• 弹簧

• 导向器叶片