變形高溫合金工藝-第一講(培訓課程)幻燈片課件

第一講變形高溫合金棒材的加工2017年03月卓伊（上海）實業(yè)有限公司新進技術(shù)員工培訓課程2017-03-06變形高溫合金：進行冷、熱塑性變形加工后應(yīng)用的高溫合金。冷變形加工：低于再結(jié)晶溫度使金屬產(chǎn)生塑性變形的加工工藝。冷拔、冷軋、冷鍛、沖壓、冷擠壓等。合金種類：GH3030、GH690、GH600、GH800GH4169、GH4145等熱變形加工：高于再結(jié)晶溫度使金屬產(chǎn)生塑性變形的加工工藝。熱軋、模鍛、自由鍛、熱擠壓等合金種類：Waspaloy、IN718、GH742、

U720Li等1.變形高溫合金及變形工藝2017-03-063.變形高溫合金的生產(chǎn)工藝坯料生產(chǎn)：冶煉鑄錠

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均勻化處理鑄錠

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鍛造開坯棒材型材：板、棒、絲、帶零件：葉片盤件機匣等2017-03-06三、變形高溫合金的生產(chǎn)工藝3.1棒材的生產(chǎn)工藝

冶煉鑄錠均勻化處理鑄錠鍛造開坯棒材3.1.1冶煉工藝2017-03-063.1.1冶煉工藝（1）真空感應(yīng)熔煉3.1棒材的生產(chǎn)工藝結(jié)構(gòu)：熔煉室加料室澆注室真空系統(tǒng)控制系統(tǒng)2017-03-063.1.1冶煉工藝（1）真空感應(yīng)熔煉3.1棒材的生產(chǎn)工藝結(jié)構(gòu)坩堝（一般為MgO)線圈工作原理交變電流產(chǎn)生交變磁場交變磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化為熱能2017-03-06MeltChamberPowerFeed-throughPlateMoldTundishTiltingAxisMeltChamberVolumePowerCables3.1.1冶煉工藝（1）真空感應(yīng)熔煉3.1棒材的生產(chǎn)工藝電流分布特征：集膚效應(yīng)電磁力：液體流動有益作用：均勻鋼液溫度使鋼液均質(zhì)改善物化反應(yīng)動力學條件如脫氧、夾雜物上浮等有害作用：沖刷爐襯夾雜物卷入鋼液關(guān)鍵參數(shù)：功率真空度2017-03-063.1.1冶煉工藝（1）真空感應(yīng)熔煉3.1棒材的生產(chǎn)工藝基本工藝：裝料→熔化→精煉→合金化→出鋼澆注→爐體破空A、裝料：冷裝料和熱裝料冷裝法：固體爐料直接裝入坩堝化學成分清楚不得有銹蝕、油污原材料須干燥塊料大小適中、形狀規(guī)則，堆積密度大二次塊料要小純金屬為宜熱裝法：初煉爐熔煉的鋼水專注入真空感應(yīng)爐的坩堝內(nèi)2017-03-063.1.1冶煉工藝（1）真空感應(yīng)熔煉3.1棒材的生產(chǎn)工藝基本工藝：裝料→熔化→精煉→合金化→出鋼澆注→爐體破空B、熔化：使爐料順利熔化脫氫、去除雜質(zhì)元素、有限地脫氮

初熔期、熔化中期、熔化末期初熔期：高真空度下加熱爐料（10Pa）至爐料開始熔化爐料表面吸附的氣體被逐漸排除坩堝等吸附的氣體（H2O、H2、CxHy等）大量釋放

（當爐料溫度達到1000℃時，真空度最低）要求：最大功率、高真空2017-03-063.1.1冶煉工藝（1）真空感應(yīng)熔煉3.1棒材的生產(chǎn)工藝基本工藝：裝料→熔化→精煉→合金化→出鋼澆注→爐體破空B、熔化：初熔期、熔化中期、熔化末期熔化中期：從坩堝底部爐料開始熔化起，至80爐料熔化保持合理的熔化速度維持鋼液輕微沸騰避免鋼液噴濺（關(guān)閉抽氣閥、停止供電、等）防止‘架橋’熔化末期：保證爐料全部熔化，提升鋼液溫度，為精煉期準備清除脫硫爐渣等

標志：熔池表面平靜、無氣泡逸出2017-03-063.1棒材的生產(chǎn)工藝基本工藝：裝料→熔化→精煉→合金化→出鋼澆注→爐體破空C、精煉：提高鋼液的純凈度，為加入易氧化元素和微量有益元素作準備降低[C]、[O]、[N]的含量

關(guān)鍵參數(shù)：

溫度：高溫有利于脫N、脫C、去除有害雜質(zhì)高溫高真空度加劇坩堝供養(yǎng)

真空度：高真空有利于精煉鋼液過高真空度增加元素揮發(fā)、促進液體與坩堝反應(yīng)、增加O含量

精煉時間：時間過長有利于凈化鋼液但增加O含量3.1.1冶煉工藝（1）真空感應(yīng)熔煉2017-03-062017-03-062017-03-063.1棒材的生產(chǎn)工藝基本工藝：裝料→熔化→精煉→合金化→出鋼澆注→爐體破空D、合金化：O、N、H降至最低含量，加入活潑元素和微量有益元素，景區(qū)調(diào)整化學成分和鋼液溫度，達到出鋼要求?；顫娫丶尤腠樞颍篈l、Ti、Zr、B、Re，此后加入Mg和Ca

要點：低溫加入電磁攪拌使微量元素均勻

3.1.1冶煉工藝（1）真空感應(yīng)熔煉2017-03-063.1棒材的生產(chǎn)工藝基本工藝：裝料→熔化→精煉→合金化→出鋼澆注→爐體破空E、出鋼澆注：分上注法和下注法上注法：漏斗澆注、擋渣器澆注和中間包澆注澆注溫度：熔點以上60℃-80℃

下注法：表面質(zhì)量好，可以放多個錠模F、爐體破空：破空后立即清除干國內(nèi)表層的浮渣，減少O含量減少破空次數(shù)3.1.1冶煉工藝（1）真空感應(yīng)熔煉2017-03-063.1棒材的生產(chǎn)工藝3.1.1冶煉工藝（1）真空感應(yīng)熔煉寶鋼12t真空感應(yīng)爐照片2017-03-063.1.1冶煉工藝（1）真空感應(yīng)熔煉缺點：偏析嚴重縮孔太深疏松等缺陷太多成才率低

2017-03-063.1棒材的生產(chǎn)工藝3.1.1冶煉工藝（2）真空自耗重熔2017-03-063.1.1冶煉工藝（2）真空自耗重熔3.1棒材的生產(chǎn)工藝工作原理:

電極和鑄錠頂部熔池之間產(chǎn)生直流電弧，使電極頂部不斷熔化，熔滴滴入熔池，熔池持續(xù)凝固的過程。2017-03-063.1.1冶煉工藝（2）真空自耗重熔3.1棒材的生產(chǎn)工藝2017-03-063.1.1冶煉工藝（2）真空自耗重熔3.1棒材的生產(chǎn)工藝關(guān)鍵工藝參數(shù):

熔速過高易出黑斑過低易出白斑熔滴頻率一般短弧冶煉氦冷強度過低偏析重過高易逸出并易出白斑2017-03-06真空自耗熔煉凝固偏析真空自耗凝固的復(fù)雜性：液體流動：

熱浮力:沿中心線↑

洛倫茲力:沿中心線↓工藝參數(shù)交互作用:

電流、電壓:液體流動熔速→熔池深度電弧間隙：電極表面熔化行為

↓↑液體傳輸行為真空度或CO壓力：熔化行為冷卻條件：枝晶間距、熔池形狀合金：凝固區(qū)間、偏析傾向BuoyancyforcedominatedLorentzforcedominated2017-03-06真空自耗熔煉凝固偏析真空自耗錠的凝固偏析種類：微觀偏析：枝晶偏析宏觀偏析：

黑斑：強化元素在較大區(qū)域富集白斑：強化元素在較大區(qū)域貧化

①孤立白斑：冠狀物脫落

②枝晶白斑：縮孔掉塊

③凝固白斑：局部過度生長年輪：鑄錠橫截面類似‘年輪’的組織成因：冶煉狀態(tài)的波動柱晶→等軸晶→柱晶

2017-03-062017-03-06真空自耗熔煉凝固偏析一、立項依據(jù)真空自耗錠的凝固偏析種類：微觀偏析：枝晶偏析宏觀偏析：

黑斑：強化元素在較大區(qū)域富集白斑：強化元素在較大區(qū)域貧化

①孤立白斑：冠狀物脫落

②枝晶白斑：縮孔掉塊

③凝固白斑：局部過度生長年輪：鑄錠橫截面類似‘年輪’的組織成因：冶煉狀態(tài)的波動柱晶→等軸晶→柱晶

2017-03-063.1.1冶煉工藝（2）真空自耗重熔3.1棒材的生產(chǎn)工藝2017-03-063.1.1冶煉工藝（3）電渣重熔3.1棒材的生產(chǎn)工藝2017-03-063.1.1冶煉工藝（3）電渣重熔3.1棒材的生產(chǎn)工藝益處:

減少縮孔和疏松保障自耗工藝穩(wěn)定，減少黑斑；減少掉塊，減少白斑。提高純凈度脫S，去夾雜缺點：熔池深陡偏析傾向大2017-03-06冷態(tài)尺寸492mm508mm鑄錠低倍組織：無黑斑和白斑等宏觀偏析缺陷組織均勻，冶金質(zhì)量較好3.1棒材的生產(chǎn)工藝2017-03-06坯料生產(chǎn)：冶煉鑄錠

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均勻化處理鑄錠

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鍛造開坯棒材型材：板、棒、絲、帶零件：葉片盤件機匣等3.1.2均勻化處理工藝3.1棒材的生產(chǎn)工藝2017-03-06均勻化處理:

高溫擴散，消除枝晶偏析

階段性：有害相溶解，元素擴散關(guān)鍵因素：熔點有害相穩(wěn)定性元素擴散系數(shù)擴散距離：枝晶間距

20m100m均勻化3.1.2均勻化處理工藝3.1棒材的生產(chǎn)工藝2017-03-061mm2μmLaves硼化物δ1μmLavesδ硼化物3.1.2均勻化處理工藝3.1棒材的生產(chǎn)工藝2017-03-06BCPTiNb

心部析出相種類、元素分布及偏析2017-03-06熔化的硼化物形貌熔化的Laves相形