高温合金的冶炼特点

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高温合金零件，由于是在高温、重载及燃气冲刷等条件下工作，既要考虑高温瞬时强度、持久、蠕变、疲劳等性能，又要考虑高温氧化问题。因此，对这类合金的原材料冶金质量要求很高。为了获得高质量的合金，必须准确控制合金成分和减少合金中的气体、有害杂质及非金属夹杂物含量，提高合金的纯洁度。采用电弧炉和非真空感应炉在常压下进行冶炼很满足这些要求。因为电弧炉冶炼时，金属受到炉体耐火材料、炉渣、炉气和中间浇注过程等的影响，在大气条件下合金中的铝、钛等较活泼元素易被氧化烧损，冶金质量难以保证，所以高温合金需要采用真空感应冶炼加电渣炉重熔或真空自耗炉重熔的双联工艺。

　　由电弧炉熔炼的电极，经过真空自耗重熔后的GH2132合金中气体(氢、氧、氮)含量的变化见表5，低熔点杂质(铅、银、锡、锑、砷)含量的变化见表6。由表5可以看出，经真空自耗重熔可以大幅度降低氢含量，氧含量也有一定降低，但对氮的去除不明显。由表6可看出，经自耗重熔后，铅、银去除效果明显，砷、锑也有降低，而去除锡的作用小。通过研究还证明，对于GH2132合金，由于铅含量降低到(0.2～0.4)×10-6等原因，从而使合金的塑性明显提高，并消除了合金瞬时拉伸性能的中温低塑性区，使合金质量大大提高。

表5  电极经真空自耗前后的气体含量

熔炼状态	氢含量/10-6	氧含量/10-6	氮含量/10-6
电极	7.8	19	40
一次真空自耗	1.1	18	40～45
二次真空自耗	1.05	17	40～45
三次真空自耗	1.0	9	45

表6 电极经真空自耗前后的低熔点杂质元素含量

熔炼状态	铅/10-6	银/10-6	砷/10-6	锡/10-6	锑/10-6
电极	1.4	0.38	58	47	24
一次真空自耗	0.3	0.1	56	46	6
二次真空自耗	0.28	0.12	54	46	7
三次真空自耗	0.22	0.13	42	42	7

　　真空自耗重熔过程，由于在高真空下，在水冷结晶器中进行，对钢液没有污染，合金在高温弧光下，局部因固态变为液态，再冷凝成锭，这是一次很好的提纯，一些高温合金最忌讳的低熔点有色杂质元素及气体可被去除，非金属夹杂物得到了降低，并且结晶组织得到了改善，从而使合金的热加工性能有了显著改善。目前采用真空自耗炉重熔工艺已成为高温合金最佳的冶炼方法之一。现代发动机的一些重要零部件，如涡轮盘、涡轮片等，其使用合金均采用真空双联或三联工艺进行熔炼。