电渣重熔工艺对4J43合金性能的影响.pdf

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1、第42卷第2期化工机械193电渣重熔工艺对4043合金性能的影响王成+1沈文朋2(1．甘肃建筑职业技术学院；2．天华化工机械及自动化研究设计院有限公司)摘要采用2G．200L型金相显微镜观察分析了4J43合金电渣锭表面质量及横、纵截面宏观结晶组织，分析对比了电渣重熔前后化学成分、气体含量和夹杂物分布的差异。结果表明，4J43合金经电渣重熔后，化学成分较均匀，气体含量下降且稳定，表面质量良好，宏观结晶组织致密、均匀，夹杂物去除明显，产品品质明显提升，满足典型4J43合金的性能要求。关键词金相分析4J43合金电渣重熔中图分类号TQ050．7文献标识码A文章编号0254—6

2、094(2015)02-0193-034J43合金属精密合金中的Fe—Ni系膨胀类合金，主要用于生产杜美丝芯材。长期以来，高档电光源产品所用的4J43合金都要依赖进El。1’21。目前，4J43合金主要采用真空和非真空中频冶炼生产旧’4。。真空冶炼质量较好但成本较高，非真空中频冶炼生产质量难以得到较好的保证，文献[5，6]表明，采用电渣重熔工艺能有效改善4J43合金性能。为此，笔者对电渣重熔二次精炼法生产高质量4J43合金的生产工艺进行了实验研究。1实验过程本实验以非真空中频冶炼下注电极棒为原料，经过参考相关实验和文献[2]确定工艺参数，在230kg单相单极电渣炉进行

3、电渣重熔，生产出4J43合金电渣锭，并制取锻坯及盘条试样。在重熔前的电极棒和重熔后的电渣锭上制取合金成分检测和气体含量试样，通过直读光谱分析仪和氧氮分析仪分别进行成分和气体含量检测。在原熔炼工艺和电渣重熔工艺生产的4J43合金qb8mm棒材上分别制取夹杂物试样，采用2G一200L型金相显微镜观察。2实验结果与分析2．1电渣重熔前后化学成分变化电渣重熔前后4J43合金的化学成分列于表1，化学成分都符合国家标准的要求。从表1可以看出，经电渣重熔后，P元素基本无变化，c、Mn、A1、si元素含量略有下降。这是由于电渣重熔中，Al、Si、Mn等易氧化元素会产生氧化，空气中氧经

4、过熔渣转移以及由于自耗电极表面氧化而使氧向渣池内转移的缘故，其氧化程度决定于侵入氧量，同时还取决于与氧亲和力高的元素变化量"。。表l重熔前后4J43合金的化学成分wt％2．2气体含量变化现场随机取4J43合金电极棒及对应电渣锭试样进行气体元素含量分析，并对0、N、H气体元素含量进行对比分析，如图1所示。从图1可{王成，男，1984年4月生，讲师，在职博士生。甘肃省兰州市，730050。194化工机械2015焦以看出，由于中频熔炼条件的差异，电极棒O、N气体含量差异较大，电渣重熔具有一定除气效果，重熔后0、N、H气体元素含量分布较低且稳定。Q010。01}08袋捌0．0

5、136把士0．(／"14呲Q0f)o210／03210／04210105210，15210／16210，蕊210，29炉号210103210／04210／052lO／15210／16210，28210，29炉号。m—m,mm,n一．“1．J210103210／04210／05210／15210／16210／28210，29炉号图1中频熔炼与电渣重熔4J43合金0、N、H元素含量变化对比2．3电渣锭表面质量某炉电极棒经电渣重熔后，所熔炼出的4J43合金电渣锭表面质量如图2所示，经电渣重熔后，无论侧面还是端头，4J43合金电渣锭表面均较为平整，表面质量良好。图24J43合

6、金电渣锭表面质量2．4电渣锭宏观结晶组织为了观察4J43合金电渣锭的宏观结晶组织，取表面质量良好的电渣锭，沿横、纵截面锯开，样品经磨抛或腐蚀后，观察横、纵截面宏观结晶组织，如图3所示，电渣锭横截面金相结晶组织细小致密；纵截面金属晶体组织生长方向垂直于熔池边缘面，金属组织致密，轴向结晶明显。a．横截面b．纵截面图34J43合金电渣锭截面低倍结晶组织2．5夹杂物观察对未进行电渣重熔工艺和经过电渣重熔工艺的4J43合金盘条进行了夹杂物对比观察。如图4所示，经过电渣重熔后，夹杂物去除效果明显，尤"加”m∞O0O0O0O0承、嘲托o∞眈叭∞O0求、卿扯z第42卷第2期化工机械1

7、95其对lOl山m以上的较大夹杂物。电渣重熔除去较大夹杂物的主要原因是夹杂物自金属熔池浮生进入渣池‘9I，通过降低重熔速度以保证质量，后来汶一观点也被BhatGK加以引用‘10

8、。b．电渣重熔后4J43合金中的夹杂物图44J43合金夹杂物对比3结论3．1经电渣重熔后，P元素基本无变化，C、Mn、A1、si元素含量略有下降。3．2由于中频熔炼条件差异，电极棒O、N气体含量差异较大。经过电渣重熔后，O、N、H气体元素含量分布较低且稳定。3．3电渣重熔对铸锭中较大夹杂物去除明显，夹杂物尺寸基本降低到101xm以下。另外，电渣锭横截面金相结晶组织细小致密；纵