[发明专利]GH901合金的冶炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温合金的冶炼方法，更具体地讲，涉及一种民用高温合金GH901合金的冶炼方法。 

背景技术

GH901合金是一种仿制美国60年代初发展的Incoloy901的合金，该合金是一种以γ＇相（Ni3（TiAl））沉淀强化型的Fe-Ni-Cr基合金，基体为奥氏体组织。合金熔点为1360℃，密度为8.21g/cm³，合金在650℃以下具有较高的强度、抗氧化性和组织稳定性以及良好的综合性能。该合金是早期发展的较成熟的高温合金，广泛用于制造在650℃以下工作的航空及地面燃气涡轮发动机的转动盘形件（涡轮盘、压气机盘、轴颈等）、静结构件、涡轮外环及紧固件等零部件，也可以广泛应用于其它领域。 

为了使高温合金具有所需的耐高温和抗腐蚀的能力，必须保证高温合金具有一定的化学成分、纯净度及合适的组织结构，而高温合金的化学成分及纯洁度主要取决于冶炼技术。高温合金冶炼的主要手段包括电弧炉、真空感应炉和非真空感应炉；合金重熔的主要手段包括真空自耗炉和电渣炉。对于不含或含有少量铝、钛的高温合金，一般可以采用电弧炉或非真空感应炉进行冶炼。 

电弧炉冶炼是利用石墨电极与炉料之间放电产生的电弧热，借助辐射和电弧的直接作用将电能转化为热能，加热并熔化金属和炉渣。但电炉冶炼的缺点是:（1）易烧损元素Al、Ti等较难控制；（2）冶炼时严重增碳，无法将碳含量控制在0.03wt%；（3）元素的烧损以及钢液与耐火材料之间的化学反应会产生大量的夹杂物；（4）原材料的放气和脱氧剂运用不当等易导致脱氧不佳。 

非真空感应炉冶炼是利用电磁感应原理将电能转化为热能来冶炼金属。非真空冶炼的优点是：（1）非真空感应炉采用电磁感应加热来熔化金属，避免了电炉采用石墨电极加热带来的增碳现象；（2）没有了电弧炉冶炼时的弧 光高温区，金属的吸气可能性减小，熔炼的产品气体含量低；（3）非真空感应炉采用电磁搅拌作用，使冶炼过程中化学成分和温度均匀，并且能精准的调整和控制温度，保证了操作的稳定性；（4）由于感应炉单位质量金属液面面积较电弧炉小，而且没有了电弧的局部高温区，为减小Al、Ti等易烧损元素创造了有利条件。但由于感应炉炉渣不能被感应加热，因此炉渣温度低，不利于脱硫、脱P等冶金反应的进行，其非金属夹杂物的总量也偏高。 

将感应炉放在真空下冶炼即为真空感应炉冶炼，该冶炼方法有诸多优点：（1）冶炼出的高温合金真空度高；（2）可精确控制高温合金的化学成分，对于易烧损元素可控制在很窄的范围内；（3）真空下良好的去气条件，使熔炼的合金气体含量低；（4）利用五害等元素低熔点的特性，真空冶炼可得以挥发，使材料得到提纯；（5）脱氧产物为CO，利用真空条件可将其抽出，使反应不断进行，从而克服了采用进出脱氧所带来的脱氧产物。但真空感应炉冶炼也存在一定的缺点：（1）存在熔体与坩埚耐火材料的反应，玷污熔体，合金的结晶组织晶粒粗大且不均匀，凝固偏析严重；（2）冶炼成本高；（3）对于脱硫要求高的合金要采取特殊方法；（4）生产量小。 

由此可知，对于易烧损元素钛含量较高的GH901合金，最适合在真空下冶炼，现有技术中GH901合金的冶炼也主要采用真空冶炼+真空自耗冶炼工艺。但近年由于民用市场的飞速发展，GH901合金的市场需求大，双真空冶炼方法的成本高、生产量不足等缺点制约了GH901合金冶炼的发展。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能降低GH901合金的冶炼成本，同时满足合金产品技术标准要求的GH901合金的冶炼方法。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种GH901合金的冶炼方法，所述冶炼方法包括如下步骤： 

a）将包括海绵钛或中间合金的原材料装入非真空感应炉中冶炼，所述中间合金至少含有Ti，冶炼时控制非真空感应炉中的化学成分为C0.025-0.035wt%、Ni 41-44wt%、Cr 11.8-13.2wt%、Mo 5.0-6.5wt%、B0.01-0.02wt%、Al 0.15-0.20wt%、Ti 3.2-3.25wt%及余量铁，出钢后浇注成GH901合金电极棒； 

b）用电渣炉对GH901合金电极棒进行电渣重熔，出炉后空冷得到GH901 合金电渣锭。 

根据本发明的GH901合金的冶炼方法，其中，所述中间合金含有14-17wt%的Ti、48-51wt%的Ni、小于或等于0.3wt%的Al以及余量Fe。