[发明专利]一种减少镍基高温合金钢锭中Laves相的方法

说明书

本发明涉及一种减少镍基高温合金钢锭中Laves相的方法，有以下步骤：1）以镍基高温合金作为母合金；2）取母合金，真空感应熔炼：全熔后精炼，精炼末期真空度≥3 Pa，关阀，充Ar至7‑9 kPa，加入钒铁中间合金，充分搅拌、振荡，5min后调温至1470‑1500℃，慢速连续浇铸，出炉，得到钢锭；3）电渣熔炼：用质量百分比为CaF₂：CaO：Al₂O₃：MgO=60：15：20：5的电渣渣料，4）均匀化退火1140℃×24h。采用本发明所述方法得到的钢锭在凝固过程中Laves相的析出量显著减少，提高了钢锭组织均匀性，降低了钢锭后续均匀化处理的难度，并能保证镍基高温合金的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种冶金工艺，特别涉及一种减少镍基高温合金钢锭中Laves相的方法。

背景技术

钢水经盛钢包注入铸模凝固形成钢锭。钢液在完成冶炼后，必须铸成一定形状的锭或坯才能进行加工。钢锭质量的优劣对锻造、热轧、机加工等后续生产过程有着十分重要的影响。质量优良的钢锭是合金零部件产品生产的重要基础。

镍基高温合金以镍元素(Ni)为基体，Ni含量通常大于50％，是一类在650-1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。GH4169作为其中的典型代表，是我国于上世纪六十年代开始仿制Inconel 718合金而来，在随后的几十年中，国内开展了大量的研究工作，使国产GH4169合金质量不断提高，并被广泛应用于航、核能、石油工业等领域的关键零部件制造。

在GH4169中这种镍基高温合金中，Nb、Mo被认为是非常重要的合金化元素，它们往往在改变合金微观结构和力学性能方面扮演着重要作用。在GB/T 30566-2014《GH4169合金棒材、锻件和环形件》中规定，Nb、Mo在该合金中的含量范围分别为4.75-5.50％、2.8-3.3％，它们在构成γ”强化相，起强化关键作用的同时，又在该合金钢锭凝固过程中，成为该合金中最主要的偏析元素。尤其在钢锭凝固阶段，析出大量富Nb、Mo的有害Laves相，造成凝固组织中Nb、Mo的局部富集和基体中Nb、Mo贫化现象。Laves相一般被认为是影响合金高温性能、导致服役过程中零部件裂纹萌生的重要原因。

目前，很多学者对如何改善和消除合金中Laves做出大量研究。主要有以下几种方法：1.在激光增材制造镍基高温合金过程中控制Laves相，该方法通过激光调制方法，能有效控制激光增材制造镍基高温合金过程中Laves相的析出行为，降低激光增材制造零件的开裂敏感性，改善显微组织；2.以均匀化热处理方法消除合金中Laves相。该方法是镍基高温合金制造过程中消除Laves相的经典方法，在均匀化热处理过程中，合金钢锭中的Nb、Mo元素在足够高的温度下能够发生扩散，从而达到减少和消除Laves相的目的。

然而，上述方法尤其是均匀化热处理消除合金中Laves相，所需的温度高、时间长，加之Nb、Mo元素在GH4169合金中的扩散速率小，微观偏析严重，因而均匀化处理难度很大。

若能够减少钢锭凝固过程中Laves相的析出数量，则后期均匀化处理的难度将大大降低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种减少镍基高温合金钢锭中Laves相的方法，采用本发明所述方法得到的钢锭凝固组织中Laves相的析出量显著减少，降低了钢锭后续均匀化处理的难度，并能保证其力学性能。

本发明的技术方案是：

一种减少镍基高温合金钢锭中Laves相的方法，有以下步骤：

1)以镍基高温合金作为母合金；