Выплавка жаропрочных сталей и сплавов в вакуумеЗа последние 10 лет произошли большие изменения в металлургии выплавки и разливки жаропрочных и окалиностойких сталей и сплавов. Выплавка в открытых индукционных печах и открытых электродуговых печах постепенно заменяется выплавкой в вакуумных печах различного типа. Применяются следующие способы вакуумной плавки: 1) вакуумно-индукционная плавка; 2) вакуумно-дуговая плавка с расходуемым электродом; 3) дуплекс-процесс — выплавка в вакуумно-индукционных печах и переплав в вакуумно-дуговых; 4) электронно-лучевая плавка; 5) плазменная плавка. Кроме того, возможен следующий вариант: выплавка сплавов в обычных электрических дуговых печах с дегазацией расплавленного металла в вакууме (ковше) и разливкой в аргоне на слитки соответствующего развеса, перерабатываемые в полуфабрикаты. Этот же способ применим для получения электродов для последующего вакуумно-дугового переплава. На заводе фирмы Каме- 678 рон (США) электроды для вакуумно-дугового переплава изготовляют в 40-т вакуумно-индукционной печи с разливкой в вакууме, а также электродуговой 35-т печи с дегазацией металла в ковше. Таким же образом можно получать электроды для электрошлакового переплава. За рубежом наибольшее применение получил метод двойного вакуумного переплава: выплавка электродов в больших вакуумноиндукционных печах с последующей переплавкой их в вакуумно-дуговых печах с расходуемым электродом. В нашей стране при изготовлении конструкционных и нержавеющих сталей наиболее широко используется более экономичный метод выплавки — электрошлаковый переплав. Важнейший процесс при производстве жаропрочных и окалиностойких сплавов — изготовление электрода. Выплавка электродов в открытых электродуговых печах, несмотря на последующий переплав в вакуумно-дуговых, не всегда обеспечивает требуемое качество, так как время для дегазации при переплаве (изготовлении сплава) очень мало и не все примеси удаляются из быстрозастывающего металла. Большое влияние на свойства сплавов и их способность к горячей обработке давлением оказывают условия кристаллизации. Кристаллизация в быстро охлаждаемых изложницах при вакуумно-дуговом переплаве обеспечивает образование более мелкой структуры с более равномерным распределением примесей, если технология процесса и скорости застывания соответствующим образом отрегулированы. При неправильном ведении плавки возможна грубозернистая структура, свищи, несплошности и «послойная» кристаллизация, приводящая к резкой анизотропии свойств. 1. Различные методы выплавки: открытая дуговая плавка, открытая индукционная плавка, вакуумный дуговой переплав, вакуумный индукционный переплав и электрошлаковый переплав — неоднозначно влияют на свойства жаропрочных сплавов. Это зависит от состава исходного материала и способа последующего переплава. 2. Как правило, вакуумный дуговой переплав не оказывает большого влияния на прочностные свойства сплавов, но повышает их пластичность, определяемую при кратковременных и длительных испытаниях при высоких температурах. Вакуумный дуговой переплав увеличивает технологическую пластичность при температурах горячей обработки сплавов давлением, что имеет большое значение для улучшения качества готовых деталей и повышения их однородности. Это особенно важно для более сложнолегированных жаропрочных труднодеформируемых сплавов (сплавы типа ЭИ929 и ЭИ867, нимоник 115, удимет 700, ЭИ219, ЭП105 и др.), так как низкая технологическая пластичность металла открытых плавок служит препятствием для их широкого использования в промышленности. 3. Вакуумный дуговой переплав улучшает качество деталей, способствуя устранению ликвационных скоплений. 4. Индукционной вакуумной плавкой получают металл высокого качества при условии подбора оптимального сечения слитка. Последнее необходимо для достижения соответствующей кристаллической структуры. 5. Электрошлаковый переплав повышает технологическую пластичность сплавов на железной основе средней жаропрочности и легированности, а также свойства высокожаропрочных сплавов. 6. При оценке качества деталей, изготовленных из металла открытых и вакуумных плавок, необходимо учитывать вес или размер слитков, степень горячей деформации, величину зерна или степень разнозериистости и строжайше соблюдать режимы горячей обработки давлением и термической обработки. Только при соблюдении этих условий можно получить преимущества от применения того или иного метода выплавки сплава. 7. Установлено, что в процессе вакуумного переплава может сильно изменяться содержание легирующих элементов, примесей и рафинирующих малых добавок (кальций, церий и магний), которые оказывают сильное влияние на технологическую пластичность и длительную прочность. Поэтому необходимо обращать особое внимание на содержание этих элементов и их распределение.
|
