C-HRA-3镍基耐热合金真空感应熔炼脱氧脱氮热动力学研究

为探明真空感应熔炼C-HRA-3镍基耐热合金脱氧和脱氮过程的热动力学规律，采用VIM-50型真空感应炉熔炼高纯合金原料，严格控制冶炼条件并取过程样检测，借助物理化学原理对实验结果进行分析。结果表明，精炼温度升高，C-HRA-3合金液中的平衡碳氧积增大而氮的平衡溶解度降低，真空度提高同时降低氧和氮的平衡溶解度。在实验冶炼条件(1 582℃,2.7 Pa)下，平衡O]和N]含量分别为3.73×10^-4%和23.66×10^-4%。随着精炼期延长，O]N]含量逐渐降低，精炼后期时受Mg O坩埚分解影响O]含量二次升高。C-HRA-3合金真空碳脱氧反应和脱氮反应的限制性环节分别为O]在液相边界层中的扩散和N]原子在界面处的化学反应，经计算O]在液相边界层中的平均传质系数k_O]为2.68×10^-3cm/s，脱氮反应为二级反应，反应表观速率常数为0.733 cm/s。