电弧炉冶炼是高温合金最主要的冶炼方法。但由于高温合金中合金元素种类多,而且多为易氧化元素,此外高温合金对杂质元素和气体的含量要求严格,这就使得高温合金在冶炼过程中具有一系列的特点。
①为Ψ了减少贵重元素的氧化烧损,提高收得率,在冶炼方法上基本采用不氧化法,铝、钛元素多以中间合金形式加入。
钛的氧化物在高温下可被铝还原生成金属钛,即3TiO?+4Al →3Ti+2Al?O?生成的钛可进入钢液,而Al?O?则进入炉渣。在电弧炉中将不同配比的TiO?粉和铝粉混合物加在钢液面上,在高温下通过反应可获得不同钛铝含量的中间合金。
②原材料要求精,即原材料中P、S、Pb、Sb、Sn、As、Bi等低熔点有害杂质元素和气体含量要求低,所使用的原料和辅助材料都要经过烘烤,保证干燥,水分要低。
磷的熔点『很低,在铁和镍中溶解度很小,容易形成一些低熔点化合物。合金凝固※结晶时,低熔点的磷和磷的化合物被推到枝晶间最后凝固的部位,导致合金的可塑性∏和高温强度大大降低。
硫在钢中以FeS形式存在,并与铁形成共晶体,其熔点为985℃。硫在镍中以NiS形式存在,能与镍形成共晶体,熔点为645℃。这些晶界析出物对合金的高温强度与塑性有很坏的影响,故应尽量使合金的硫含量降低,一些优质合金如GH4169合金要求硫含量不大于0.002%。
高温合金对低熔点五害元素铅、锡、锑、铋、砷极为敏感,它们的熔点很低(Pb327℃;Sn 231℃;Sb 630℃;Bi 271℃;As 817℃)。当合金凝固时,它们分布在晶界上, 使合金在热加工塑性和热强性降低▓。
③一般卐采用扩散脱氧与沉淀脱氧的综合脱氧方法,而且脱氧剂多是脱氧能力※强的材料。
用于扩散脱氧的脱氧剂主要是铝粉、硅钙粉;用于沉淀脱氧的脱氧剂有硅钙块、金属钙、铝钡合金、铝块等。
GH3030合金电弧炉熔炼过程中随着精炼过程硅钙粉和硅钙块不断加入,钢液中的氧含量不断下降,[O]可降到30×10??以下;但硅钙的加入,钢液中残余钙量会不断增加,应予以控制,因为过量都会使合金热加工塑性变坏。
对于含有Al、Ti的高温合金,则采用铝粉进行扩散脱氧,并可适当配以沉淀脱氧。GH2140合金在精炼过程中随着铝粉的加入,钢液中[O]含量●逐渐降低,出钢时[O]含量可降至 20×10-6 以下。