电磁连铸对Incoloy800H合金铸坯内TiN分布和内裂纹的影响
发布时间:2017-09-14 06:20
作者:互联网
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incoloy800H
合金是一种
固溶强化
奥氏体Ni-Cr-Fe基耐蚀合
金,在高温条件下能够保持良好的结构稳定性、持久性能以及出色的抗氧化性和抗
腐蚀能力,因此被广泛地应用于
核电工业、
石油化工和航空航天等领域。通常
镍基合金采用模铸方式
生产,为了提高
产品的
成材率和质量,降低生产
成本,国内外学者开展了Ni-Cr-Fe基耐蚀合金连铸技术的研究。然而,由于合
金属性以及连铸
冷却强度大等原因,使得Incoloy800H合金
连铸坯易产生表面
裂纹和内部裂纹,而且Incoloy800H连铸坯内部柱状晶发达,中心区域普遍存在裂纹、
缩孔和
疏松等质量
缺陷。另一方面,从Incoloy800H合金的成分组成来看,可以通过添加Al、Ti等
合金化元素使之具有更高的使用温度和更低的晶间腐蚀敏感性。然而,Ti是一种强
氮化物形成元素,在凝固过程中极易形成TiN,其作为铸坯中的
夹杂物严重影响合金的力学性能和抗腐蚀性能。然而,目前还没有关于TiN影响连铸坯内部裂纹形成的研究报道。
电磁搅拌作为一种
控制铸坯凝固过程和提高内部质量的有效手段,广泛地应用于各种合金的连铸生产。本
工作开发了Incoloy800H耐腐蚀合金立式电
磁连铸制备方法,成功制备出截面积为100mm×100mm的Incoloy800H连铸坯,研究了电磁连铸对铸坯凝固组织、TiN的数量及分布、内部裂纹的影响及其作用机理。采用Ar气保护中频感应加
热重熔母合金,立式连铸结晶器的尺寸为100mm×100mm×400mm,浇
注温度1425℃,连铸一冷和二冷的冷却水流量分别为6.4和3.0m3/h,拉坯速率为600mm/min。采用旋转型电磁搅拌器位于二冷区,电流强度为350A,频率为5Hz。采用立式连铸制备出1200mm长的Incoloy800H合金连铸
方坯。由于
钢中6mm的TiN夹杂物对
疲劳性能的危害等同于25mm的氧化物夹杂,而2mm的TiN颗粒就会严重损害合金中的力学性能和腐蚀性能,因此本实验仅统计了尺寸大于2mm的TiN的数量。结果表明,常规立式连铸Incoloy800H铸坯的内部组织粗大、存在严重的内部裂纹和大量TiN夹杂物;采用立式电磁连铸后,制备的Incoloy800H合金连铸坯的中心等轴晶率从2.45%增加至41.45%,且中心等轴晶的平均晶粒尺寸由10.83mm减小至1.28mm,并有效地消除了内部裂纹。TiN数量与分布的研究结果表明,立式电磁连铸条件下,铸坯中心的大尺寸TiN(大于2μm)数量由3.71×10-4μm-2降至1.59×10-4μm-2,使易于诱发
内裂纹的TiN数量显著减少,并抑制了TiN团簇的形成,有助于枝晶间的液态合金的补缩;另一方面,电磁连铸促使Incoloy800H合金连铸坯形成细小的等轴晶,减轻了合金元素
偏析并减少了大尺寸TiN的数量,从而减少了萌发裂纹的机率,有效地抑制了内部裂纹的形成。(晓红)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。