GH2901合金真空熔炼铸锭中硼的宏观偏析

Gh2901合金是一种纯净的航空发动机部件材料洁净度要求非常高，包括链状碳化物颗粒和带状硼化物。颗粒对合金的纯度有很大的影响。

本研究中，C、B元素受下限控制。给。用“(b): 0。生产了9炉GH2901合金。其中，B是在真空感应熔炼的7次母炉中检测到的。有三个炉号。9炉GH2901合金真空电弧重熔锭表面的硼含量低于成分范围的下限。硼发生了。明显的宏观偏析。整理出各种工艺参数的数据。用真空感应熔炼和真空电弧重熔对硼进行了分析和研究。结晶器结晶过程中的中和行为，各种工艺因素对中和行为的影响硼分布的影响，发现硼元素在铸锭中有宏观偏差原因及机理分析。

z
真空感应熔炼的9炉GH2901合金的化学成分和技术要求列于表1。

提炼过程
第一批GH2901合金通过真空感应熔化7炉。完全熔化后当温度达到1410-1450℃时，保持30-60分钟，脱氧脱气，夹杂物上浮后加入a1、ti和Fe-b。铸造TK360mm电极浇注温度为1390—1430℃；第二批熔炼2炉，全部熔化后温度1530”C，保温100 ~ 150 mLN，浇注温度达到1500—1510℃ 。真空重熔，结晶器直径4406mm，熔化稳定。电流5000 A，电压22 V，真空度0。5至0.6帕。

—分批铸锭中的硼含量
第一批基材中硼含量的检验结果列于表2:真空电弧重熔后的测试结果列于表3。从表3中可以看出。真空电弧重熔后第一批子炉锭几乎全部表面。b含量不合格，去皮后，重新取样，所有子炉号均为合格。

二批硼含量检验结果

第二批母材中硼含量的测试结果列于表4，真空电表5列出了重熔锭中硼含量的测试结果。

从表4和表5可以看出，第二批真空感应熔炼两炉硼含量合格；真空电弧重熔后的两个炉No的硼含量试验。也是合格的。

硼的作用
检测到硼化钼(图1)。图中的白色相是硼化钼，黑色相是碳化物。分析表明，在1180年—200℃淬火后，硼化物中“(b) = 0.001%-0.002%，也就是说，大多数硼化物已经溶解。将老化温度从650℃提高到在900°c×16小时后，Mo，B:中的硼含量增加到“(B)= 1.5%0.011%。B主要通过间隙固溶体和与Mo的化学反应合成，B: Mo中的两种合金中存在物种。

空熔炼过程中硼的变化
真空感应熔炼的部分电极棒和大部分真空电弧较重。通过合金元素对比，分析了铸锭表面硼含量低的原因。真空炼钢温度下各种元素的蒸气压和挥发性氧化物
可以解释简单的热力学计算和形成自由能的分析。硼在在真空熔化过程中不挥发，被灼伤的可能性极小。真空当熔化温度为1500℃时，合金中各元素的蒸气压约为…(PA): AI.10 ~ 133.2，B-10 ~ 133.2，C.10称为“133.2”以立方计量的10-133.2，CA-10' 133.2，CE。10-133.2，CR-10被称为133.2、Fe。10~133.2、Mn。10' 133.2、莫。10—133.2、Ni 10 ~ 133.2，Ti-10 ~ 133.2。B、C和Mo的蒸气压很低，所以可以认为它们是非挥发性的。

在合金真空熔化过程中可能被氧化成气态氧化物的几种自氧化能量是… (j): a1。o(气)-70155.38，AIO(气)一2009863，TiO(气)-26004.46，Moo(气)-90892.84，
博(气)-50949.39。从结果来看，最有可能变得不稳定。氧化物依次为MoO，(气体)，Al: O(气体)，Bo(气体)。中等合金mo = 5%-7%。而(b)的比例仅为0.01% ~ n 02%，所以B变成气态氧化物Bo的可能性极小。

硼在真空熔炼铸锭中的分布
间隙固溶体硼明显向结构密度较低的晶区倾斜。多晶化的倾向，因此铸锭的外部细晶粒区域的结构是致密的，并且硼含量比较低；但是，柱状晶区的密度稍差，硼的含量比较高。间隙固溶体硼向晶界的偏聚过程，通常在当铸锭冷却时，硼在奥氏体中的溶解度降低，Mo变得难看:硼化物发生沉淀，这个过程通常在900-1000℃进行温度范围是最激烈的。" ;硼倾向于聚集在枝晶之间，首先，它发生在铸锭结晶时，当铸锭冷却时，它也会进入枝晶的一步偏析。

当晶锭被均匀化时，晶锭不同晶体区域中的硼的结构密度。受梯度驱动，间隙固溶体硼明显地显示出来自外层内层细晶区向柱状晶区的倾向。在1180年—在190℃高温下均质时，部分钼、硼溶解间隙固溶态b的数量大大增加。

硼和碳之间的相互作用
结果表明，硼偏析能促进碳偏析。在GH 2901金、碳和钛形成TIC(图2，黑色相是碳化物，白色色调为硼化物)。而有硼化物的地方，附近就有碳化。存在(图1和图2)。

空感应熔炼工艺参数对硼偏析的影响
电极棒中元素宏观偏析程度与真空电弧重熔铸锭的宏观偏析程度之间并无严格的对应关系， 但电极棒的质量却直接关系到合金的最终质量。 在真空感应熔炼过程中， 通常在全熔后至结膜的这段时间内温度达到１５００—１５２０℃， 保持１５—２０ｒａｉｎ， 利于充分的碳氧反应， 去除气体和夹杂， 并为随后加入Ａｌ、 Ｔｉ创造良好的条件” １。 采用比较低的浇注温度， 一般约为１４２０—１４３０℃。 可以减少缩孔深度， 同时也有利于抑制碳化物的液析， 浇注末期要补缩和封顶， 防止缩孔暴露而高温氧化” 。 具体工艺参数如表７所示。

对比表2和表6可以看出，一次通过检验的四个炉，保温温度在1420℃以上，三炉浇注温度在120-1430℃，保温时间大于40分钟。尽管T6M1的浇注温度。46炉只有1400℃，但保持这个温度需要很长时间。下雨了.以及不合格的三个炉号，包括T06MI-43和T06M1-44浇注温度低于1420T，t06m 1 . 48虽然炉子的浇注温度是1420’℃，但保温温度只有1410℃。据分析，由于保温后加入B，浇注温度的影响
声音是关键因素。然而，B的偏析还受到其他因素的影响，其中包括Mo、Ti、C等元素，特别是Mo分布的影响，如果保温温度过低、保温时间不足或搅拌不好都会发生。钼的不均匀分布加剧了硼的偏析。

可以得出真空感应熔炼在完全熔化后的保温温度和浇注温度低是某些焊条中硼偏析的主要原因。

特别是浇注温度低，铸锭冷却快，细晶区厚度增加铸锭横截面上的结构密度梯度，1促进硼向铸锭的转化内部柱状晶体区域是成簇的。上述观点已由第二批冶炼两炉得出(表4和表7)。

综上所述， 保温温度和浇注温度过低， 会造成铸锭表面硼含量偏低， 保温和浇注温度过高会促进碳化物液析。 适当的保温温度应当是１５００—１５２０℃， 保温时间为３０—４０ｒａｉｎ， 而浇注温度则应严格控制在１４２０—１４３０＇： Ｃ的范围内。

真空重熔电流对硼偏析的影响
真空重熔钢锭表面硼含量低的问题，实质上另一方面，要减少铸锭表面细晶区的厚度，防止Mo偏析。这就要求熔池必须达到铸型壁，并且有少量熔化泳池深度。熔池的大小和深度主要由稳定的熔化电流决定控制。根据文献[3]计算了4406铸锭的最佳熔炼功率流，以熔池的弯月面为圆形平面，计算舱底06ⅱLRN锭。电流为5700安培。但在实际冶炼过程中，熔池达不到结合处。水晶墙。原因是实际熔池的形状是弯月形，比圆形更扁面，所以实际工作电流应该更大。这就是融化。
真空电弧重熔钢锭表面硼含量低的原因。正确4,380mm结晶器还测试了4500—4700 a的电流，结果表明因为电流小，熔池温度低，钢液粘度高，不利于夹杂物。
物上浮，有时熔池不能完全到达模壁，导致钢锭表面不好，容易出现边弧。在真空电弧重熔过程中为了获得大而浅的熔池，应在大功率熔炼下施加真空电流。
氦气被引入到熔炉的模具壁和铸锭之间的间隙中，并且该间隙被扩大。钢锭的冷却效率。这种方法可以影响铸锭的凝固组织它能使熔池深度、糊状区尺寸和偏析相应减小。

综上所述，gh2901合金中硼的宏观偏析是由于这是由于铸锭中晶体结构密度的差异造成的。通过压力加工铸态结构被破坏，并且钢被再结晶以获得均匀的晶体结结构，消除晶体结构密度的差异，可以减少和消除硼宏量观察隔离。

以及减少和消除合金中硼宏观偏析的措施
(1)从真空感应熔化到结膜完全熔化期间，应使温度达到1500-1520%,保温30-40雨；铸造温度应该严格控制在1420-1430。C:

(2)真空电弧重熔时，熔池要达到型壁，熔池深度要小。稳定熔化电流的程度。对于红06 II结晶器，适用于矿用具有6000 A的稳定熔化电流.

讨论
(1)硼与合金中间隙固溶体状态的钼形成钼，b:复合状态有两种形式。硼的两种形式的相对数量这取决于合金的状态。
(2)硼在真空熔炼过程中既不挥发也不呈碱性。没有被氧化。
(3)真空熔炼铸锭中硼的宏观偏析程度主要表现为这取决于铸锭细晶区的厚度和Mo分布的均匀性。
(4)真空感应熔炼合金铸锭中细晶区的厚度主要Mo分布的均匀性由浇注温度和完全熔化后的保温时间决定以及温度和保持时间。
(5)真空电弧重熔锭中细晶区的厚度和Mo含量布料的均匀性主要由熔池的大小和深度决定，所以它主要控制参数是稳定熔化电流。
(6)使铸锭变形并破坏铸态组织以获得均匀性。再结晶后，不同晶体区域的结构密度差异被消除，并且导致硼宏观偏析的驱动力被消除，从而降低硼的宏观。观察分离的程度。'