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熔炼工艺对GH690-Re镍基固溶强化变形高温合金组织和成分的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-06-25
GH690合金是一种镍基固溶强化变形合金。该合金抗多种水性介质和高温气氛侵蚀，具有较高的强度，良好的冶金稳定性和优良的热加工特性，在航天、航海、核工业等领域有着广泛的应用前景。GH690合金被广泛应用于第三代核电站反应堆中二回路介质的核心部件—核电蒸发器传热管。
GH690合金是一种镍基固溶强化变形合金。该合金抗多种水性介质和高温气氛侵蚀，具有较高的强度，良好的冶金稳定性和优良的热加工特性，在航天、航海、核工业等领域有着广泛的应用前景。GH690合金被广泛应用于第三代核电站反应堆中二回路介质的核心部件—核电蒸发器传热管。
科研人员以添加混合稀土La和Ce的GH690合金为研究对象，探讨真空感应熔炼（VIM）和电渣重熔（ESR）双联熔炼法对合金成分和组织的影响。通过对铸锭的成分和组织进行分析，探讨两种不同熔炼工艺下合金成分差异和组织特征，对合金中杂质元素的去除、组织的控制和加工性能的提高具有重要意义。
为达到高温合金对S、P、H2、O2等杂质元素控制的要求，所选用的熔炼原料Ni的纯度为99.2%，Cr的纯度为99.5%，Fe的纯度为99.6%。添加的稀土为混合稀土（34.7%La＋65.3%Ce）。按照合金成分要求配好料之后，在烤箱中焙干备用。
真空熔炼工艺流程如下：清洗炉膛，然后装炉。将烘烤干的炉料放入两个金属铸模中，抽真空。随后通入氩气清洗炉膛气氛。打开水冷系统，充入适量的氩气。待真空度维持在2Pa左右时，开始升温。在1h之内，温度升至1530℃并恒温80min。出炉空冷至室温，去除模具。
电渣重熔实验使用国产38kg电渣炉，工作电压45～50V，工作电流2400～2800A。电渣重熔具体熔炼工艺如下：先焊接电极，安装电极，紧接着倒入熔渣。加载合适电压和电流熔炼即可。试验结果如下：
（1）真空感应熔炼GH690-Re合金的显微组织为粗大的枝晶，晶界处有大量Cr23C6析出物。经电渣重熔后显微组织为细短枝晶，晶界处无明显析出物，且晶粒细化。
（2）真空感应熔炼后，Ni含量从60.39%上升至61.65%；Cr含量从29.61%下降至29.03%；Fe含量从8.00%上升至8.70%；C含量从30ppm降低至21ppm；S含量基本上维持不变；P从0.005%上升至0.011%；没有检测到Cu的存在。电渣重熔后，Ni含量从61.65%上升至62.55%；Cr含量从29.03%上升至29.10%；Fe含量从8.70%下降至7.76%；C含量从0.021%下降至0.012%，基本上达到了脱碳的效果；S含量基本上维持不变；P含量从11ppm下降至8ppm；真空熔炼引入的Al杂质明显减少。
（3）真空感应熔炼，再经电渣重熔后，表层晶粒细化，组织为等轴奥氏体晶粒，心部为细短枝晶，晶界处无明显析出物，合金成分被优化，基本达到脱碳效果，热加工性能得到改善。
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