付 锐, 陈希春, 任 昊, 冯 涤

(钢铁研究总院高温材料研究所,北京 100081)

铸锭开坯是变形高温合金材料加工的首道工序,其目的包括两个方面,一是破碎铸态组织获得均匀细小的等轴晶组织,提高材料塑性;二是改变铸锭几何形状以便进行下一步的加工[1]。在以 γ′相强化的难变形高温合金中,合金元素含量高铸锭凝固过程中由于凝固前沿熔体中溶质原子的偏聚,在枝晶交界处会造成严重的元素偏析,这种偏析导致枝晶间形成粗大的碳化物、低熔点共晶等有害相,同时这类合金熔点低,其可热加工温度往往落在 γ和 γ′两相存在的温度区,热变形抗力大,可塑性差,热加工窗口小,给合金铸锭的开坯过程带来非常大的困难。降低合金铸锭的元素偏析程度,控制枝晶间一次生成相的数量、尺寸和形态是提高合金铸锭热塑性的有效方法[2～6]。电渣重熔是变形高温合金常用的精炼手段,一方面电渣重熔可以有效地去除气体、杂质、非金属夹杂物得到较高纯度的铸锭,另一方面电渣重熔过程熔化金属快速轴向结晶,使锭子组织致密,偏析较小,有助于提高铸锭的热加工塑性。采用传统电渣重熔工艺冶炼铸锭的组织主要由与铸锭轴线呈一定夹角的柱状晶组成,有时在铸锭中心还存在粗大的等轴晶[7],不同取向柱状晶在中心的交汇处或柱状晶与中心等轴晶的交界处是铸锭偏析最严重的区域,容易形成碳化物和非金属夹杂物的聚集区,这一区域在开坯过程中容易诱发裂纹导致铸锭锻造开裂或变形后形成碳化物条带组织降低材料性能。……