镍基合金—不锈钢棒(改善镍基合金棒坯纯净度和均质化的途径)

今天给各位分享镍基合金—不锈钢棒的知识，其中也会对改善镍基合金棒坯纯净度和均质化的途径进行分享，希望能对你有所帮助！

本文导读目录：

1、镍基合金—不锈钢棒

2、改善镍基合金棒坯纯净度和均质化的途径

3、原创镍基合金800HT的热处理工艺

镍基合金—不锈钢棒

　　圆钢属于长材一类，又属于棒材一类，分为热轧、锻制和冷拉三种。

　　Incoloy825(N08825/NS142)。

　　C4（N06455/2.4610/NS333）。

改善镍基合金棒坯纯净度和均质化的途径

　　摘要：本文介绍了抚顺特钢供给国内非宇航领域应用的镍基合金及其制备工艺难点，探讨了改善镍基合金棒坯的纯净度和均质化的主要途径：优选纯净炉料和返回料；优选真空熔炼工艺；限定VOD用氧量和脱氧剂；防止浇注系统耐火材料污染；ESR选用惰性气氛保护。

　　优选VAR和ESR锭型和熔速，降低铸锭偏析程度；根据第二相溶解析出规律来确定加热和锻造温度范围；铸锭首选快锻机多次镦拔增大锻比；选择径锻机的快速应变来实现材料动态再结晶。

　　镍基合金是以镍（或加入部分铁、钴）元素为奥氏体基体，有选择地添加铬、钨、钼、铌元素固溶强化，有选择地添加铝、钛、铌元素形成第二相沉淀强化，有选择地添加硼、铈、镧、镁、锆等痕量元素净化晶界的一类特种金属材料。

　　镍基合金按成形方式分为变形合金和铸造合金；按强化手段分为固溶强化合金和时效强化合金。

　　在航空航天以外的高端装备产业中（表1），镍基合金使用环境通常分两大类，一类用途是600℃以上高温氧化工况下服役，另一类用途是600℃以下腐蚀介质中使用。

　　高温氧化工况下服役的零部件有工业燃气轮机涡轮盘和叶片、汽轮机转子、叶片和螺栓、烟气轮机涡轮盘和叶片，还有内燃机车、柴油机的气阀。

　　这类用途的镍基合金材料除抗氧化性能外，还要求具备较高的室温或高温拉伸强度和塑性，要求有长时持久寿命或较小蠕变伸长率，要求有良好抗疲劳性能。

　　在化学成分确定的基础上，镍基合金的高温机械性能取决于材料的纯净度和微观组织的均匀性。

　　石油钻探过程中需要测量地质讯息，测量装置的护管选用718合金。

　　718合金[7]除奥氏体基体外还含有′、"和相。

　　另外718合金的铌含量较高，容易形成NbC和NbN。

　　铸锭经过扩散退火，快锻机+径锻机热加工，固溶+时效处理棒材，进行腐蚀介质中的慢应变速率拉伸（SSRT）试验。

　　由于晶界残留的相和材料中的夹杂物导致拉伸时间、延伸率和断面收缩率不能满足技术规范要求。

　　通过降低氮含量，减少夹杂物数量，缩小夹杂物尺寸，遏制晶界相析出，718合金材料通过了SSRT试验。

　　图3783合金棒材中相不均匀及其工艺改进后的效果。

　　初级熔炼方法中，VIM的气体含量显著低于IM+LF+VOD工艺。

　　VIM能在一定程度上降低有害元素的含量；但VIM的脱硫能力比IM+LF+VOD工艺差。

　　考虑Al2O3和TiN等夹杂物在VIM熔炼条件下都不能分解，因此VIM所选用的金属料或中间合金也需要高纯净度。

　　VIM使用的返回料不能包含汤道、注余、铸锭的切头；机加工的屑料需要进行分选和清洗后使用。

　　VIM坩埚的修筑和烘烤工艺需要特殊控制，以避免坩埚壁的耐火材料剥落。

　　无论溜槽或漏斗都需要选用抗冲刷的耐火材料，溜槽或漏斗的挡渣结构要促使合金流体在其中有较小的死区比例和较长的滞留时间。

　　再者要根据产品形状和尺寸选择锭型，并结合材料化学成分特点及技术要求选择重熔工艺。

　　从严格限定气体含量和铸锭整体铝和钛元素含量的均匀性考虑，要优先选用真空自耗电弧炉（VAR）熔炼镍基合金。

　　另外真空自耗电弧炉熔炼过程中铸锭与结晶器之间没有渣皮阻隔，充入氦气可有效地改善冷却条件，因此相同的材料选用真空自耗电弧炉熔炼，锭型可比电渣炉（ESR）更大，而不至于产生黑斑（freckles）等宏观偏析。

　　当然真空自耗电弧炉也存在短板，如果金属电极的缩孔严重，而且金属电极的纯净度差，受电极缩孔、结晶器内壁的锭冠、熔池边缘格架掉落熔池（图4）的影响，容易产生脏白斑（whitespots）缺陷。

　　对高温长时服役的材料，选用VIM+ESR+VAR三重熔炼工艺来消除金属电极缩孔。

　　即使三重熔炼工艺也只能降低50%产生脏白斑的风险，因此提升金属电极（母材）的纯净度变得尤为重要。

　　熔炼镍基合金的电渣炉采用恒熔速控制，并带有惰性气氛保护功能。

　　选择预熔渣以避免渣料带入的变价氧化物或气体。

　　镍基合金材料的均质化，包含材料化学成分的均匀性、晶粒尺寸的均匀性以及第二相分布的均匀性，从而使材料各部位及各方向的力学性能水平相同。

　　镍基合金材料的成分、晶粒组织、第二相分布和性能的均匀性受到熔炼和热加工过程多种因素（表4）影响。

　　镍基合金含有多种元素，并且合金元素总量较高，无论VAR和ESR哪种重熔工艺，铸锭凝固过程中不可避免存在选分结晶，枝晶间和枝晶干的元素含量存在显著差异。

　　但这只是围观区域的成分偏析，微观偏析可以通过铸锭均匀化处理（即扩散退火）来消除。

　　但棒材低倍上的黑斑、白斑、年轮状偏析属于宏观偏析，这类偏析与VAR或ESR工艺的熔速和金属熔池凝固的冷却条件有关。

　　金属电极熔化速率快，结晶器冷却条件差，金属熔池深，熔池底部的糊状区加宽，就会导致宏观偏析。

　　只能选用恰当的锭型，选择合理的熔速，改善冷却条件来规避风险。

　　镍基合金的第二相包括MC、M6C、M7C3、M23C6等类型的碳化物，有Laves相、相、相、相、′相等金属间化合物。

　　这些第二相在镍基合金中析出和分布是有显著差异的。

　　要获得理想的第二相析出数量、形貌和分布区域，必须根据第二相溶解析出规律及其在材料中的作用和材料用途，确定锭坯加热温度和变形温度范围。

　　1)提升镍基合金纯净度的主要途径：优选纯净炉料和返回料；优选真空熔炼工艺；限定钢包精炼工艺用氧量和脱氧剂，防止浇注系统耐火材料污染；ESR选用惰性气氛保护。

原创镍基合金800HT的热处理工艺

　　●硫酸酸洗工厂用的加热管、容器、筐及链等。

那么以上的内容就是关于镍基合金—不锈钢棒的介绍了，改善镍基合金棒坯纯净度和均质化的途径是小编整理汇总而成，希望能给大家带来帮助。