ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные процессы выплавки из "Суперсплавы II Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок Кн2 " При изготовлении большинства суперсплавов требуется комплексное управление содержанием нескольких (от 8 до 20) элементов с целью удержать его в узких пределах или не выпустить за максимальный допустимый уровень. Чтобы выполнить эти требования, необходимы крайняя аккуратность в расчетах шихты и приготовлении навесок, высококвалифицированная прогнозная оценка степени удержания различных элементов в готовом сплаве. Содержание многих легирующих элементов, например углерода, циркония и бора должно быть весьма малым, и его по различным причинам также нужно поддерживать в заданных узких пределах. При составлении шихты очень важно правильно подобрать соотношение первичного шихтового материала, лома и возврата (данного сплава, пущенного в переплав). Это одно из критических условий успеха в достижении заданного состава сплава. [c.127] Когда рафинирование расплавленной основы завершено, добавляют летучие элементы. Чтобы улучшить условия восстановления, можно воспользоваться инертным газом, вводя его под некоторым парциальным давлением. Чтобы убедиться в соответствии состава плавки заданному паспортному составу, отбирают соответствующие химические пробы. Обычно для очень точной доводки состава практикуют добавление легирующих малыми порциями. После того как температура расплава приведена к уровню разливки, приступают к выпуску металла. В зависимости от размера печи конечный продукт выплавки может меняться от крупных электродов, предназначенных для вакуумного электродугового или электро-шлакового переплава, до маломерных отливок, соответствующих широкому ассортименту изделий точного литья. [c.129] При отсутствии сильных нитридообразователей и тщательном отборе сырьевых материалов для основной шихты удаление азота происходит на стадии интенсивного углеродного кипения затем интенсивность выхода азота снижается и достигает некоторого установившегося уровня. Растворимость азота в расплавах невелика, но суперсплавы часто содержат хром, алюминий, титан, ниобий и ванадий, эти элементы образуют стойкие нитриды и очень затрудняют удаление азота путем вакуумирования. Содержание азота в суперсплавах поддерживают на уровне, меньшем 0,009 % (по массе). Дальнейшее снижение этого уровня требует более длительных обработок, и это уже непрактично. [c.130] Теоретическими расчетами показано, что сера не должна испаряться при вакуумировании. Ее устранения можно достигать через посредство летучих соединений, но реакции их образования идут чрезвычайно медленно. Повышение скорости десульфурации происходит при снижении содержания кислорода. Очень действенно применение извести (СаО), однако сильное сокращение долговечности огнеупоров, вторичное восстановление серы и наличие шлакового слоя, который является действенным барьером для рафинирования, делает такой способ десульфурации непривлекательным в условиях вакуумной индукционной плавки [4]. Эффективным средством удаления серы оказались добавки марганца и редких земель. Однако необходимо тщательно регулировать и снижать остаточную концентрацию этих элементов в сплаве, чтобы предотвратить их нежелательное влияние на горячую деформируемость или прочие механические свойства. [c.130] Метод аргон-кислородной декарбюризации был разработан как приложение к процессу выплавки в электродуговой печи. После окончания выплавки расплавленный металл с помощью разливочного ковша переносят в сосуд для аргон-кислородной декарбюризации, где производят рафинирование и окончательную доводку сплава до заданного химического состава в соответствующих оптимальных условиях. Поместив расплав в сосуд, к нему добавляют известь и начинают углеродную продувку (ее начинают смесью аргона с кислородом в отношений один к трем). Смесь вдувают через сопла, расположенные в боковой стенке поблизости от дна сосуда. При обработке сплавов некоторых марок вместо аргона можно применять азот. Продолжительность продувки и соотношение газов в смеси на различных стадиях процесса определяют в соответствии с исходным составом расплава, интенсивностью вывода углерода, заданными температурами. В процессе продувки газы вступают в тесный контакт с расплавом по всему объему последнего и вызывают перекатывающее движение и промывку шлака и металла. [c.132] В отношении нержавеющих сталей аргон-кислородная де-карбюризация особенно благоприятна, поскольку приводит к окислению преимущественно углерода, а не хрома. Причина в том, что парциальное давление СО оказывается все время пониженным, коль скоро образование СО происходит в присутствии аргона. Почти полного восстановления хрома и других окисленных элементов из шлака достигают в результате введения добавок кремния и извести в совокупности с перемешиванием расплава потоками вдуваемого аргона. После выполнения последнего анализа на химический состав проверяют соответствие температуры условиям выпуска и плавку выпускают. [c.132] Вакуумная индукционная плавка. Преимуществом этого вида выплавки является то, что он лучше всех остальных известных методов позволяет управлять химическим составом в части сохранения нужных легирующих добавок и удаления нежелательных примесей. Расплав не контактирует с атмосферным водородом, кислородом и азотом. Из-за низкого давления некоторые реакции идут быстрее или достигают своего полного развития с большей вероятностью, нежели при атмосферном давлении. Индукционное перемешивание помимо гомогенизации расплава непрерывно переносит химически активные элементы на поверхность раздела расплав-вакуум, где и совершаются необходимые реакции рафинирования. Происходит активное улетучивание газообразных и малых примесей это улучшает механические свойства большинства суперсплавов. [c.133] Вернуться к основной статье