真空感应熔炼FGH95母合金中的非金属夹杂物研究

应用大样电解和相分析的方法,对真空感应熔炼FGH95母合金中的非金属夹杂物,尤其是危害较大的大尺寸非金属夹杂物进行了定性和定量分析.结果表明,电解的2.042kg试样中直径大于50μm的大颗粒非金属夹杂物总量为0.9mg,其中最大夹杂物的颗粒直径达到了600μm;这些大颗粒夹杂都是单一或复合氧化物类夹杂物,大部分是外来夹杂物,也有部分新生夹杂物.氧化物相分析结果表明,这些夹杂物主要是Al、Si的氧化物.棒料上部、中部、下部的氧化物相总量呈逐渐增加的趋势.分析指出,只有最大限度地去除外来夹杂物、避免耐火材料的污染、控制氧含量和凝固速度并减少偏析,才能确保完全去除大颗粒夹杂物,有效提高合金的纯净度.     

全封闭Ar气保护电渣重熔GH4169合金

上海五钢采用ALD 5t全封闭Ar气保护电渣重熔炉 ESR(Ar)冶炼了GH4 16 9合金锭 ,分析结果表明 ,ESR(Ar)电渣锭氧、硫含量和锭头尾碳、铝、钛之差远低于一般ESR工艺 ;VIM(真空感应熔炼 ) +ESR(Ar)工艺冶炼合金中平均氧含量 6× 10 - 6 远低于VIM +VAR(真空电弧重熔 )工艺冶炼合金中平均氧含量 13× 10 - 6 ,所以ESR(Ar)工艺脱氧效果优于VAR工艺     

真空感应冶炼—电渣重熔GH871合金的力学性能

研究了采用真空感应（VIM）＋电渣重熔（ESR）工艺冶炼的新型含铌铁基高温合金GH871的650℃蠕变性能、持久性能、疲劳性能及20－800℃冲击功、瞬时拉伸性能并与非真空感应（AIM）＋ESR GH871合金对比。结果表明：真空冶炼的GH871合金提高了650℃持久塑性，并达到5％以上。     

FGH96合金原始颗粒边界(PPB)及其对冲击性能的影响

对Ar雾化(AA) FGH96合金的原始粉末颗粒表面、热等静压(HIP)和HIP+热处理(HT)后的合金断口分别进行俄歇电子能谱(AES)分析,并利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对HIP态合金及HIP+ HT态合金进行组织观察.结果表明:HIP态合金的PPB析出相主要由MC型碳化物和尺寸为1～5μm的大γ相所组成;HIP态合金的夏比冲击断口是沿着PPB的位置断裂的,而HIP+ HT态合金的冲击断口的断裂方式是穿晶断裂,呈韧-脆混合断裂的形式;HIP+ HT态合金基本消除了PPB缺陷组织,冲击性能得到明显提高.     

GH2132合金2t 电渣锭重熔工艺改进

GH2132合金（1.90%～2.30%Ti）重熔过程中Ti烧损量大（Δ[Ti]0.37%～0.57%）,重熔中、后期钢中Ti含量仅为1.83%～1.89%。通过采用（%）CaF₂:Al₂O₃:CaO:TiO₂=75:15:5:5渣系替代原CaF270%+Al₂O₃ 30%渣系,控制渣中不稳定氧化物（SiO₂+FeO）≤0.6%、冶炼过程熔速控制从原6.1～6.3 kg/min降至5.3～5.6 kg/min等工艺措施,电渣锭各部位的Ti含量为2.06%～2.21%,Ti烧损量Δ[Ti]降至0.19%～0.34%。电渣锭锻造开坯后取样对夹杂物进行检验,发现通过工艺调整后夹杂物也有明显改善效果,D类细系夹杂物控制在0.5级以下,符合供货要求。     

镍基高温合金的熔炼工艺研究进展

镍基高温合金的熔炼方法是合金质量的决定性因素,真空感应熔炼可有效控制合金锭中O、N、H等气体及有害杂质元素含量,精确控制合金成分。在此基础上,对合金进行重熔（电渣重熔及真空自耗重熔）,可进一步降低合金中S、P等有害杂质含量,消除成分偏析及缩孔等缺陷,对凝固组织进行优化调控,从而实现大规格高质量合金锭的熔炼。本文综述了镍基高温合金的熔炼工艺进展,重点介绍了真空感应熔炼、电渣重熔、真空自耗重熔等常用熔炼技术的原理和特点,论述了“真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔”、“真空感应熔炼+真空自耗重熔”双联工艺,以及“真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔”三联工艺在镍基高温合金熔炼方面的研究进展,并对镍基高温合金熔炼工艺的选择和发展方向提出建议。     

重熔钢的方法

本文根据真空感应熔炼、真空电弧重熔和电渣重熔的生产要求，研究了它们的炉体设计。本文是由专门研究这些设备的一个公司所提供。     

冶炼工艺对GH4145合金显微组织和力学性能的影响

利用金相检验、力学性能测试和扫描电镜分析等手段研究了不同冶炼工艺和热处理制度对GH4145合金显微组织、拉伸性能和高温持久缺口敏感性的影响。结果表明,经固溶加时效处理后电渣重熔冶炼的GH4145合金棒材平均晶粒度尺寸小于真空自耗重熔冶炼的GH4145合金棒材。随固溶温度升高,合金晶粒尺寸增大,电渣生产的合金晶粒度拐点温度为1 100 ℃,高于自耗冶炼的拐点温度1 050 ℃。自耗生产的试验合金γ'强化相平均尺寸比电渣生产的试验合金要小,且合金棒材的抗拉强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率均明显高于电渣生产的合金棒材。固溶温度升高,自耗生产GH4145合金持久性能变差,存在明显缺口敏感,而相同热处理制度下,电渣生产的GH4145合金光滑缺口持久寿命明显提高,无缺口敏感性。     

FGH96镍基粉末高温合金的组织和性能

采用等离子旋转电极法制备FGH96合金粉末,研究了用两种不同成形工艺制备的合金的组织和性能,同时对FGH96粉末高温合金的持久断裂行为和裂纹扩展速率进行了分析和研究。     

淬火处理过程中的局部干涉对FGH96合金表面组织的影响

采用光学显微镜（optical microscope,OM）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）、电子探针（electron probe microanalysis,EMPA）、显微硬度计和数值模拟等手段,研究了淬火处理过程中的局部干涉（淬火夹具）对FGH96合金表面组织的影响。结果表明,淬火处理用夹具对热态FGH96合金表面产生激冷作用,改变了接触点位置合金的冷却方式,进而改变了γ′相的析出和长大行为。经低倍腐蚀后,不同尺寸和形貌的γ′相出现了视觉上的色差,宏观上表现为腐蚀圈的形成。腐蚀圈的最大直径为～10 mm,截面深度为～3 mm;腐蚀圈内二次γ′相呈细小球状分布,平均尺寸为～100 nm;腐蚀圈上二次γ′相呈多边形分布,平均尺寸为～350 nm;圈外二次γ′相呈球状分布,平均尺寸为～150 nm。二次γ′相的尺寸和形貌的差异导致腐蚀圈内外显微硬度的波动,圈外显微硬度平均为～HV 450,圈内达到了～HV 485。除此之外,腐蚀圈附近区域无晶粒组织差异,无元素偏析情况。     

冶炼工艺对管线钢洁净度的影响

研究了LD-LF-CC和LD-ANS-OB-CC两条工艺路线对管线钢洁净度的影响.通过合理的工业试验和金相、化学等分析手段,对冶炼过程钢水中氧、氮含量和夹杂物进行了定量分析.结果表明:钢水经过LF炉和ANS-OB两种精炼工艺处理后钢水洁净度是一致的,采用LD-AND-OB-CC工艺生产某些钢种可降低成本.提出了精炼过程中吹氩工艺是去除夹杂物的主要因素.精炼处理时间40 min,钢中氧、氮和夹杂物基本达到最好水平,继续延长精炼时间钢水中夹杂物没有变化.     

高温氧化对FGH96高温合金粉末表面状态的影响

通过模拟FGH96高温合金粉末在热等静压固结阶段的高温加热过程,利用多种表面分析方法,研究高温氧化对粉末表面状态的影响。结果表明,近热等静压加热温度条件下的高温氧化过程显著改变了FGH96高温合金粉末的表面形貌、表面元素分布和析出相组成。随加热温度的升高和保温时间的延长,胞状晶为主、树枝晶为辅的表面凝固组织被氧化物/碳化物层所覆盖,高温氧化过程促进粉末基体内部的Ni、Ti、Zr、Nb、Al和C原子逐渐扩散到粉末表面,粉末表面预先存在的氧化物（ZrO2）为MC型碳化物（(Ti, Nb)C）的形核提供了结构条件。控制粉末表面氧化物的形成可以有效限制合金中形成原始颗粒边界缺陷。     

Ce-Mg复合处理对含硫齿轮钢SCr420H洁净度的影响

 为了探究不同的Ce、Mg含量对含硫齿轮钢SCr420H洁净度的影响,在真空感应熔炼条件下对含硫齿轮钢SCr420H进行Ce-Mg复合处理,分析了Ce、Mg的收得率、脱氧与脱氮效果及夹杂物的形貌、种类、数量、尺寸及形态。结果表明,Ce的收得率稳定在10%～15%,Mg的收得率在1%～1.5%之间;Ce-Mg处理能够在铝脱氧的基础上进一步将钢中氧质量分数降低至0.000 9%;Ce-Mg处理后形成的含Ce、Mg夹杂物呈现近球状形态,可在一定程度上改善含硫钢中夹杂物的形态。     

电渣重熔钢液洁净度控制研究进展

电渣重熔工艺能够显著去除钢中的非金属夹杂物、降低钢中的总氧含量。本文阐述了电渣重熔过程中非金属夹杂物的去除机理、夹杂物成分和含量的控制以及电渣重熔过程中氧含量的控制,介绍了电渣重熔过程钢液洁净度控制的研究进展,提出了进一步提高电渣重熔过程钢液洁净度水平的研究方向。     

粉末粒度和氧含量对HIP态FGH96合金组织的影响

对氩气雾化法制备的高温合金FGH96粉末进行了热等静压(HIP)处理,分析了粉末粒度和氧含量对HIP态合金组织的影响,研究了FGH96合金组织中PPB的类型、相结构和形成机制。结果表明,氩气雾化FGH96粉末的氧含量较低,平均氧含量约为50×10-6,随着粉末粒度降低,颗粒比表面积增大,促进了粉末氧含量的升高;粉末经HIP处理后氧含量具有遗传特征,原始粉末氧含量越高,HIP态合金氧含量也越高,且平均氧含量增至83×10-6;粉末尺寸和氧含量对合金致密化行为无明显影响,HIP态合金密度约为8.33 g·cm-3。小尺寸粉末制备的HIP态合金原始颗粒边界主要析出ZrO2和MC碳化物,而大尺寸粉末制备的HIP态合金原始颗粒边界主要析出大尺寸花瓣状γ’相和少量MC碳化物。粉末粒度和氧含量影响PPB析出,小尺寸粉末因氧含量高经HIP处理时颗粒边界处存在更多、尺寸更大稳定的ZrO2,ZrO2成为MC碳化物析出形核的核心,促进了大量MC碳化物的析出。     

热处理过程中FGH96合金的微观组织演变

通过热处理实验研究了热处理过程中FGH96合金的微观组织演化,量化了固溶温度和保温时间对晶粒尺寸、γ′相尺寸、面积分数及晶粒分布的影响,分析了γ′相和应变存储能对晶粒演变的影响。结果表明：在热处理过程中,含有大量应变存储能的变形晶粒发生静态再结晶,晶粒细化,而动态再结晶晶粒发生晶粒长大,当两者平衡时可获得均匀细小的晶粒组织。合金在1060℃保温120 min后,γ′相尺寸和晶粒尺寸分布较为均匀,平均晶粒尺寸为7.37μm。γ′相的面积分数随固溶温度和保温时间的增加而减小,一次γ′相在亚固溶保温过程中存在粗化和分裂现象,使得一次γ′相的面积分数和尺寸先增加后减小。γ′相的非均匀溶解会导致局部晶粒长大较快,形成混晶。     

合金脱硫工艺的研究

利用MgO坩埚和CaO坩埚 ,采用“真空感应 (VIM )工艺”和“真空感应 (VIM ) +电渣重熔(ESR)工艺”冶炼Inconel 718合金 ,试验结果表明CaO的脱硫效果优于MgO的 ,VIM +ESR双联工艺的脱硫效果优于VIM单联工艺的     

返回料添加比例对高温合金夹杂物析出行为的影响

为实现高返回比高温合金洁净化冶炼,研究不同返回料添加比例对高温合金冶炼过程夹杂物演变规律的影响,并结合热力学计算讨论夹杂物析出行为和生成机理。结果表明,返回料添加对高温合金夹杂物种类无明显影响,但对夹杂物数量和尺寸分布影响较大。随返回料比例从0%增加至60%,夹杂物数量密度由19.30个/mm²增加至30.74个/mm²,其中以氧化物为核心的碳氮化物复合夹杂由4.47个/mm²增加至10.11个/mm²,大尺寸(粒径大于5μm)夹杂物所占比例由8.7%增加到13.9%。热力学计算结果表明,MgO·Al₂O₃夹杂物的理论形核半径随熔体中氧活度的增加而减小,且该夹杂物与TiN夹杂物的晶格错配度较低。添加返回料相比全新料会引入更多的杂质元素,导致MgO·Al₂O₃夹杂物形核率显著上升,并促进了TiN、Ti(C,N)夹杂物的非均匀形核。形核动力学计算结果表明,返回料添加比例增大,体系中氮的浓度增大,TiN夹杂物更早析出,...