ＧＨ４２２０ 合 金 是 我 國 仿 制 前 蘇 聯(lián) 的ХН５１ВМТЮКФРВД 鎳 基 時 效 沉 淀 硬 化 型 高 溫 合金 。 合金以 Ｎｉ 為基體， 添加約（ 質(zhì)量分數(shù)， 下同）１１％ Ｃｒ、１５％ Ｃｏ、６％ Ｗ、６％ Ｍｏ、０． ５％ Ｖ 作為固溶強化元素，４． ５％ Ａｌ、２． ５％ Ｔｉ 作為時效強化元素， 同時加入Ｃ、Ｂ、Ｃｅ、Ｍｇ 作為微合金化元素。 Ｃｒ 是高溫合金中的合金化元素，除了低膨脹高溫合金外，幾乎所有高溫合金中都含有金屬元素 Ｃｒ。 Ｃｒ 溶入 γ 固溶體，引起晶格畸變， 起到固溶強化作用， 提高 γ 固溶體的強度，此外 Ｃｒ 的另 一個十分重要的作用， 就是形成Ｃｒ ２ Ｏ ３ 氧化膜， 使高溫合金具有良好的抗氧化和抗腐蝕性能，且 Ｃｒ含量越高，抗氧化性越好；鎳基合金中加入 Ｃｏ，引起固溶強化， 提高基體的強度， 同時使合金的蠕變速率降低，從而提高合金的高溫力學(xué)性能。 另外，Ｃｏ 在高溫合金中具有優(yōu)異的抗熱腐蝕性能和抗熱疲勞性能，使合金的使用溫度及高溫性能得以進一步提高；Ｗ、Ｍｏ 也是高溫合金中常用的固溶強化元素， 由于Ｗ、Ｍｏ 的原子半徑大于 Ｎｉ， 添加 Ｗ、Ｍｏ 會引起晶格明顯膨脹，形成較大的長程應(yīng)力場， 阻止位錯運動， 使合金屈服強度明顯提高。 另外 Ｗ 加入高溫合金后， 除了約有一半溶于 γ 固溶體引起固溶強化外， 另一半溶入了γ′強化相，起時效強化作用；Ｖ 的原子半徑比 Ｎｉ 大，所以加入 Ｖ 后同樣能提高基體的強度， 同時 Ｖ 具有細化合金晶粒的作用， 改善了合金的熱加工工藝塑性。ＧＨ４２２０ 合金中加入高溫合金中常用而價格又便宜的Ａｌ、Ｔｉ 作為時效強化元素， 形成 γ′強化相， 提高合金的強度；Ｃ、Ｂ、Ｃｅ、Ｍｇ 作為微合金化元素， 提高了晶界的結(jié)合力，起強化晶界的作用。 通過提高晶界的結(jié)合力，可提高合金在高溫條件下的力學(xué)性能。

ＧＨ４２２０ 合金成分的優(yōu)異，決定了合金具有較高的使用溫度以及在高溫條件下具備優(yōu)異的力學(xué)性能。所以，該材料成為制造在 ９５０ ℃以下工作的航空發(fā)動機渦輪工作葉片、緊固件等零部件的優(yōu)先選用材料。 以航空發(fā)動機用 ＧＨ４２２０ 合金螺栓為例，其技術(shù)要求為：９５０ ℃高溫抗拉強度≥４９０ ＭＰａ； 應(yīng)力持久性能保持 ４０ ｈ 不斷（９４０ ℃ 加載 ２１５ ＭＰａ） ；室溫抗拉強度≥１０００ ＭＰａ。

但是，在 ＧＨ４２２０ 合金螺栓的生產(chǎn)過程中， 因存在合金在冶煉過程中爐批次間的成分含量波動， 合金元素偏析，雜質(zhì)元素的數(shù)量、種類、大小、形狀不同， 以及合金熱變形工藝等因素的不同， 導(dǎo)致螺栓按標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度進行熱處理后，室溫抗拉強度、高溫抗拉強度和應(yīng)力持久性能往往不能滿足螺栓技術(shù)條件的要求。