UNS N10276合金电渣重熔凝固组织及成分偏析研究

研究了UNS N10276合金大规格电渣重熔锭铸态组织、合金元素偏析行为以及合金中析出相的析出规律,并结合热力学计算系统分析了电渣重熔凝固组织及偏析的形成原因。研究结果表明,UNS N10276合金电渣锭具有典型枝晶组织,电渣锭头部的二次枝晶间距明显大于尾部。合金在凝固过程中,Mo、Mn、Si、C等元素富集于枝晶间,属于正偏析元素;Fe、W、Cr等元素富集于枝晶干,属于负偏析元素。Mo是偏析最严重的元素且在电渣锭头部偏析量最大。UNS N10276合金电渣锭中的主要析出相为枝晶间和沿晶界分布的大尺寸μ相和M6C碳化物相。Mo元素是析出相主要形成元素,且在电渣锭头部析出数量多,析出相尺寸大。因此,为改善UNS N10276合金冶金质量及其热加工性能,在成分设计和实际生产中应尽量减少Mo元素偏析,并尽可能地减少其析出相的形成。     

钴基高温合金GH5605铸态组织及高温扩散退火过程中元素再分配

利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱分析(EDS) 并结合热力学及动力学计算结果对采用真空感应熔炼和电渣重熔二联工艺生产的GH5605合金电渣锭的枝晶形貌、元素偏析和析出相进行分析.探索了合金的高温扩散退火制度并结合差示扫描量热仪(DSC) 和热压缩模拟实验分析高温扩散退火前后的合金特征.结果表明: GH5605合金中的枝晶和元素偏析情况较轻, 主要偏析元素是Cr和W并在枝晶间处偏聚, 电渣锭中的主要析出相包括奥氏体、晶界M₂₃C₆以及晶内和晶界处的奥氏体与M₂₃C₆板条状共晶相.经1210℃/8 h扩散退火处理后枝晶和元素偏析基本消除, 共晶相基本回溶.      

基于原位观察的H13钢中液析碳化物高温行为研究

使用原位观察方法研究了不同凝固条件H13钢铸锭样品中液析碳化物的高温行为.实验发现连铸锭及电渣锭两种样品在所研究的枝晶间存在明显的合金元素偏析,其中Cr、Mo、V、C的偏析较为明显,液析碳化物存在于凝固枝晶间偏析最严重的区域,成分为V、Mo、Cr、Ti的液析碳化物.连铸锭及电渣锭两种样品分别在1200℃及1250℃围绕液析碳化物周围出现局部液相,理论计算的局部液相出现温度与实验观察到的接近;随着温度的升高,局部液相范围扩大,与电渣锭相比,加热至相同温度时,连铸锭液析碳化物周围的局部液相范围更大.液析碳化物周围局部液相的出现加快了枝晶间合金元素的扩散,对液析碳化物的高温行为具有重要影响.      

新型铸&锻GH4198合金组织特征及偏析行为

采用真空感应+电渣重熔连续定向凝固双联工艺制备新型铸锻GH4198合金定向凝固铸锭。利用场发射扫描电镜(FESEM)、能谱(EDS)、电子探针(EPMA)研究和分析了合金的铸态组织特点、凝固偏析行为、均匀化热处理制度,并对合金凝固过程进行了讨论。结果表明:采用电渣重熔连续定向凝固技术制备的铸锭可消除常见的中心等轴晶区而呈现发达的柱状晶组织,R/2处柱状晶的轴向偏离角度小于20°。GH4198合金在凝固过程中,Al,Mo,Ti,Nb和Ta等元素主要在枝晶间偏析;W,Cr和Co等元素主要偏析在枝晶干;铸锭边部元素偏析系数更低,心部和二分之一半径处(R/2)的元素偏析系数相当。铸态合金中主要析出相为γ′相,一次碳化物,共晶相及其凝固前沿的η相、硼化物相和富锆相。经过均匀化热处理后共晶相、η相、硼化物和锆化物相可彻底回溶至基体,采用最高台阶温度为1195℃保温12 h的均匀化热处理制度后各元素扩散充分。     

镍基耐蚀合金C-276铸锭元素偏析和均匀化工艺

利用光镜、扫描电镜和能谱仪等显微组织分析方法研究了镍基耐蚀合金C-276经真空冶炼+电渣重溶后铸锭的枝晶特点和元素偏析情况,根据残余偏析指数模型计算结果选取了四种均匀化实验制度,并通过均匀化实验后的组织分析和Gleeble1500试验机热模拟锻造实验验证,最终确立了适合C-276合金的均匀化工艺.结果表明:合金中偏析程度最严重的元素为Mo;在选取的四种均匀化制度中,采用1170℃下加热20h的处理方式不仅可以较好地实现成分均匀化,还能保证晶粒尺寸不过度长大,从而确保合金的热加工塑性,是最为合理的均匀化制度.实验也证明利用残余偏析指数模型,计算结果与实验结果基本吻合,在预测和评价C-276合金均匀化工艺上是可信的.     

Haynes282耐热合金铸态组织及锻后析出相研究

Haynes282合金是700℃超超临界发电机组高温段转子和气缸等构件的首选材料。Haynes282合金铸件组织控制和锻件析出相调控,是相关产品生产工艺制定的难点。以Haynes282为研究对象,通过金相、SEM、EDS等方法,对Haynes282合金电渣重熔后的铸态组织以及锻造后的析出相特性进行系统表征。结果表明,Haynes282合金的枝晶尺寸对冷速非常敏感;电渣锭心部的二次枝晶臂间距要大于表层的,分别为72μm和56μm。枝晶臂和枝晶间元素Al、Cr、Co的偏析系数接近1,元素Mo和Ti的偏析系数较大,Ti的偏析系数超过了1. 7;铸锭心部的偏析比表层略大。经过1 150℃均匀化8 h的热处理和锻造,基本消除了合金中的元素偏析;锻后在晶界上断续分布的第二相主要为富Mo和Cr的M_(23)C_6。     

电渣重熔速度对H13钢组织和冲击性能的影响

利用双极串联电极坯电渣重熔直径φ385mm H13钢锭,研究了快速重熔与慢速重熔对电渣锭的铸态组织、锻造成品的退火组织和冲击性能的影响。结果表明:快速重熔比慢速的电渣锭的二次枝晶间距大,并且一次碳化物等枝晶间显微偏析严重;慢速重熔的锻造成品的退火组织均匀和带状偏析减轻,横向冲击性能明显提高,达到NADCA207-90标准规定的优质H13钢的水平。     

GH350合金铸锭元素偏析及其均匀化热处理

 利用光学显微镜、扫描显微镜及能谱仪,研究了经双联真空(VIM+VAR)冶炼生产的130mm自耗锭GH350合金铸态和不同均匀化过程中显微组织和元素偏析的规律。结果表明,铸态GH350合金中存在复杂的第二相组织和严重的枝晶偏析,Nb、Ti、Ta等溶质元素大量偏聚于枝晶间的Laves相等第二相中,而Cr、Mo等元素则偏聚于枝晶干。并且发现铸态GH350合金经1180℃×40h炉冷后,枝晶偏析基本消除,合金成分基本均匀。     

GH742合金钢锭的组织及偏析的消除

研究了GH742合金钢锭的显微组织、初熔点、元素偏析及其消除办法.研究表明,钢锭原始铸态组织基体γ中有大量γ'相,枝晶间存在少量γ/γ'共晶相、针状金属间化合物(Ni3Nb)、白色块状镧化物和部分骨架状碳化物.初熔点在1130～1160℃之间.钢锭经1135℃×24h均匀化处理可消除枝晶偏析,使组织均匀.     

GH586合金铸锭均匀化处理的试验研究

GH586合金由于合金化程度高,特别是W、Mo、Ti等元素含量较高,铸锭成分偏析严重,组织不均匀,以致合金的变形抗力大,热加工塑性差,锻造成形困难.对GH586合金铸锭均匀化处理前后的微区成分、晶间组织、热塑性进行了综合研究和分析,结果表明该合金铸锭经1200℃高温长时间均匀化处理后显著降低合金元素的枝晶偏析程度,同时随着均匀化时间的延长,晶间碳化物逐渐细化、球化、趋向于均匀弥散分布,从而大幅度提高了合金铸锭的热加工塑性.     

Al-7.5Zn-1.6Mg-1.4Cu合金的均匀化处理

利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析和差示扫描量热分析等研究了Al-7.5Zn-1.6Mg-1.4Cu合金铸态与均匀化态的显微组织演化与元素分布,确定了该合金的均匀化温度与过烧温度。结果表明,合金铸态组织中存在严重的枝晶偏析,经470℃保温24h后,枝晶网络变稀,共晶相与η相回溶至基体,偏析基本消除。470℃保温24h是该合金较为理想的均匀化工艺。     

GH742Y合金真空自耗锭的偏析及均匀化处理

研究了GH742Y合金真空自耗锭中的偏析及钢锭均匀化处理工艺,通过φ180mm真空自耗锭冶炼及均匀化处理试验,探索了该合金真空自耗锭的枝晶偏析及其消除方法.     

GH586合金铸锭均匀化处理的试验研究

GH586合金是我国为满足航天工业发展而自行研制的一种新型镍基变形高温合金。该合金由于合金化程度高，特别是W、Mo、Ti等元素含量较高，铸锭成分偏析严重，组织不均匀，以致合金变形抗力大，热加工塑性差，锻造成型困难。本文对GH586合金铸锭均匀化处理前后的微区成分、晶间组织、热塑性进行了综合研究和分析，结果表明：该合金铸锭经1200℃高温长时间均匀化处理后显著降低合金元素的枝晶偏析程度，同时随着均匀化时间的延长，晶间碳化物逐渐细化、球化、趋向于均匀弥散分布，从而大幅度提高了合金铸锭的热加工塑性。     

H13模具钢电渣锭底部裂纹成因分析

某企业生产的H13电渣锭底部出现了裂纹缺陷,导致产品合格率低。采用金相及扫描电镜等检测方法对裂纹试样进行了宏观观察、金相组织检验及能谱等分析。结果表明:电渣锭底部裂纹均沿枝晶开裂,枝晶间存在明显的合金成分偏析。由此针对裂纹原因提出了改进措施。     

镍基粉末高温合金枝晶间亚稳碳化物

对急冷凝固镍基高温合金松散粉末热等静压成型合金中亚稳碳化物及其相间反应进行了研究.随着热处理温度的升高,粉末中合金元素的分布逐渐均匀化,但枝晶间MC能在较高的温度下保持稳定,使Ti和Zr在该处仍有较高含量.原始粉末中枝晶间主要分布着块状和花状的MC型碳化物,在预热处理过程中粉末枝晶间块状碳化物分解,发生M₂₃C₆和M₆C的析出反应,而花状碳化物的成分及形貌则保持相对稳定.成型合金残余枝晶间分布的碳化物主要由块状M₆C和MC及花状MC组成,形变再结晶可以促进枝晶间碳化物的溶解.      

新型超级奥氏体不锈钢654SMO偏析行为及均匀化工艺

利用Thermo-Calc热力学软件、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)研究了超级奥氏体不锈钢654SMO铸锭的枝晶形貌、元素偏析、析出相等偏析和析出特征,根据合金相图和均匀化扩散动力学曲线提出了超级奥氏体不锈钢654SMO的均匀化处理制度。通过对不同制度均匀化处理后试样的枝晶形貌、残余偏析指数和析出相的分析并结合锻造试验验证,确定了超级奥氏体不锈钢654SMO的合理均匀化工艺。结果表明,超级奥氏体不锈钢654SMO在凝固过程中钼元素偏析最严重,铸锭中心偏析程度大于边缘;钼主要偏聚于枝晶间并促进σ相析出。经1 280℃均匀化处理16 h后,元素偏析基本消除,枝晶充分消融,析出相充分回溶,热塑性得到了显著提升。     

喷射成形高合金工具钢的组织与力学性能

采用喷射成形工艺制备了高合金工模具钢,对沉积坯进行了热锻致密化处理和淬火+回火热处理.对比分析了喷射沉积态合金和电渣重熔态合金的组织形态和力学性能.结果表明:喷射成形材料晶粒组织为均匀细小的等轴晶,碳化物细小且弥散分布,有效解决熔铸态合金热锻后仍无法完全消除的成份偏析和粗大网状碳化物的问题.由于喷射沉积态材料具有良好的组织形态,使得喷射沉积态的强度和冲击韧性比电渣重熔态分别提高了40%和18%.由于喷射沉积态材料中非金属夹杂物的影响,使得材料的冲击韧性值偏低,有待进一步优化工艺,减少夹杂物的含量,提高材料的力学性能.     

磁控电渣对1 t ESR锭GCr15轴承钢凝固组织及成分偏析的影响

对GCr15轴承钢在电渣过程中施加电磁搅拌,分析电磁搅拌对电渣铸锭凝固组织和化学成分的影响。结果表明,电磁搅拌可以显著改善电渣铸锭凝固过程传热条件,减少GCr15电渣锭网状碳化物的形成。同时,由于电磁搅拌的作用,电渣锭的C、Cr等主要元素成分偏析指数稳定控制在1.03以下。当搅拌电流为50 A至200 A,频率为6Hz时,电渣锭中心无网状碳化物形成,碳偏析指数为1.02。     

GCr15轴承钢连铸方坯与电渣重熔铸锭的 原位统计分布分析

GCr15轴承钢作为高碳钢,其元素偏析尤其是碳元素的偏析对于钢的组织和性能有很大影响。实验应用原位统计分布分析技术对GCr15轴承钢连铸方坯整个横截面以及GCr15电渣锭的中心区域进行了对比分析,并重点研究了C和Cr元素的偏析情况以及试样表面的疏松情况。通过C和Cr元素含量二维等高图以及统计偏析度的对比分析可知,连铸方坯横截面的C和Cr元素都存在严重的中心偏析现象,同时在中心偏析区域外围观察到由于树枝晶搭桥而造成的环状、不连续的C元素负偏析带;GCr15电渣锭中心区域的C和Cr元素分布则较为均匀,即偏析现象得到明显改善。此外,电渣重熔前后试样表面的统计致密度和统计疏松度表明,电渣锭的致密程度要明显优于连铸方坯。     

5%Si高硅奥氏体不锈钢元素偏析及均匀化处理

 高硅奥氏体不锈钢由于高含量硅元素的加入使其具有优异的耐高温腐蚀性能和较低的成本,在制酸行业有着潜在的应用价值。然而,该合金中高含量硅元素的加入会促进凝固过程中溶质再分配,进而造成显著的元素偏析,最终导致合金内部产生枝晶组织和大量的有害相。对铸锭组织进行均匀化处理能够有效消除枝晶与元素偏析,促进析出相回溶和枝晶消融,从而改善材料的热塑性,有效应对热变形开裂问题。因此,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜能谱分析(SEM/EDS)、电子探针(EPMA)、JMatPro软件计算等方法,研究了实验室条件下制备的5%Si高硅奥氏体不锈钢铸锭的显微组织和元素分布状态,通过残余偏析指数、扩散动力学计算并结合均匀化处理试验验证,最终确定了5%Si高硅奥氏体不锈钢合理的均匀化处理工艺。结果表明,5%Si高硅奥氏体不锈钢凝固过程中钼元素偏析最为严重,通过残余偏析指数模型计算得到的均匀化动力学方程可用来指导该成分合金的均匀化处理工艺;5%Si高硅奥氏体不锈钢经过1 150 ℃×12 h均匀化处理后,铸锭内枝晶消融,元素偏析基本消除,析出相与铁素体回溶到基体中,合金转变为全奥氏体组织,热塑性得到改善;当加热温度达到1 250 ℃时,合金出现过烧现象,晶界开始熔化。