K438 镍基沉淀硬化型等轴晶铸造高温合金是我国自主研发的经典高温合金之一，凭借优异的综合性能和成熟的生产工艺，在航空航天、能源动力等领域应用广泛，是高温部件制造的主力材料之一。

从化学成分来看，K438 合金的成分设计体现了多元素协同强化的理念。镍作为基体元素，占比超过 60%，为合金提供了良好的韧性和稳定性基础。铬元素含量为 18% - 20%，这一高铬成分是合金抗氧化和抗热腐蚀性能的核心保障。在高温环境下，铬会迅速在合金表面形成一层致密的 Cr₂O₃氧化膜，这层氧化膜与基体结合牢固，能有效阻挡氧气、二氧化硫等腐蚀介质的侵入，即使在 800℃ - 900℃的高温下，仍能保持良好的完整性。铝和钛元素的总含量为 5% - 7%，其中铝含量为 3.5% - 4.5%，钛含量为 1.5% - 2.5%，二者形成大量 γ' 强化相，γ' 相在合金中的体积分数约为 45% - 50%。这些细小的 γ' 相颗粒均匀分布在基体中，通过阻碍位错运动，显著提升了合金的高温强度和硬度，如同在合金内部构建了一张坚固的 “强化网络”。

钼元素含量为 3% - 4%，作为重要的固溶强化元素，钼原子融入镍基固溶体后会造成晶格畸变，增强原子间的结合力，从而提高合金的高温强度和抗蠕变性能。此外，合金中还添加了微量的硼（0.01% - 0.03%）和锆（0.05% - 0.10%）元素，硼元素优先偏聚在晶界，降低晶界能，强化晶界结合力，减少高温下的晶界开裂风险；锆元素则通过细化晶粒，使等轴晶晶粒度从 3 - 4 级细化至 5 - 6 级，进一步提升了合金的塑性和抗疲劳性能。

在性能表现上，K438 合金的综合性能十分均衡。室温下，其抗拉强度可达 950MPa - 1000MPa，屈服强度为 650MPa - 700MPa，延伸率为 15% - 20%，硬度 HRC30 - 32，这种强韧性的平衡使合金不仅能承受较大载荷，还具备一定的塑性变形能力，便于后续的机械加工和装配。高温力学性能同样出色，在 800℃时，抗拉强度为 700MPa - 750MPa，屈服强度为 500MPa - 550MPa，延伸率为 10% - 12%；在 850℃时，抗拉强度仍保持在 600MPa - 650MPa，完全满足多数中高温部件的强度要求。

持久性能是 K438 合金的突出优势，在 800℃、200MPa 应力下，其持久寿命超过 1500 小时，持久塑性达 5% - 6%，断口呈明显的韧性断裂特征，存在大量韧窝，表明其在高温长期服役过程中仍具有良好的塑性储备。抗蠕变性能测试显示，在 850℃、150MPa 应力下，1000 小时的蠕变变形量仅为 0.7%，且蠕变曲线的第二阶段（稳态蠕变）持续时间长，蠕变速率低，能长期保持尺寸稳定。抗氧化性能方面，900℃静态空气中氧化 1000 小时后，氧化增重为 15g/m² - 20g/m²，氧化膜主要由 Cr₂O₃和少量 Al₂O₃组成，虽有局部轻微剥落，但整体仍能有效保护基体。

铸造工艺性能是 K438 合金的一大亮点。在标准流动性测试中，1500℃浇注温度下，螺旋线长度达到 600mm 以上，能够轻松填充壁厚 1.5mm - 3mm 的复杂型腔，尤其适合制造带有交错冷却通道、异形内腔的部件。例如，燃气轮机的涡轮导向叶片内部通常设计有 10 - 20 条冷却通道，最小直径仅 3mm，K435 合金凭借优异的流动性，能确保这些通道完整成型，保证冷却效果。铸件的尺寸精度可达 CT5 - CT6 级，表面粗糙度 Ra≤1.6μm，内部缺陷等级控制在 1 级以下，铸造合格率超过 90%，适合批量生产。

在航空航天领域，K438 合金被广泛用于制造航空发动机的燃烧室部件、涡轮导向叶片和机匣等静子部件。某型中等推力涡扇发动机的燃烧室火焰筒采用该合金铸造，火焰筒工作温度在 800℃ - 900℃之间，需承受燃气的高速冲刷和剧烈的热应力，采用 K438 合金后，火焰筒的服役寿命达到 3000 小时，较原用合金提高了 500 小时。在地面燃气轮机中，该合金用于制造燃烧室衬套和过渡段，在某型 60MW 燃气轮机中，衬套在 850℃的工作环境下，服役 20000 小时后仍无明显腐蚀和变形。

生产工艺上，K438 合金采用真空感应炉熔炼母合金，真空度控制在 5×10⁻⁴Pa 以下，确保气体含量极低（氧≤30ppm，氮≤20ppm）。铸造采用熔模精密铸造工艺，蜡模采用中温蜡料，通过组合压型成型复杂部件，模壳采用多层涂挂工艺，面层使用熔融石英砂，背层使用莫来石砂，焙烧温度控制在 1050℃，以保证模壳强度和透气性。浇注温度根据铸件厚度调整在 1480℃ - 1520℃，浇注速度控制在 10 - 15kg/s，采用底注式浇注系统，确保金属液平稳充型。热处理工艺为 “1100℃×4h 固溶处理 + 空冷 + 850℃×16h 时效处理 + 空冷”，通过固溶处理使合金元素充分溶解，时效处理促进 γ' 相均匀析出，确保合金性能达到最佳状态。