K424镍基高温合金等离子束填丝熔覆修复开裂机理分析

目的针对高Al、Ti含量K424镍基高温合金铸造缺陷难修复的问题,开展等离子束填丝熔覆修复工艺研究,并分析K424合金修复过程的开裂机理。方法利用等离子束填丝熔覆修复技术进行K424合金铸造缺陷修复。在熔覆速度为0.002 m/s的条件下,调整焊接电流为50、60、70、80 A,以及在熔覆速度为0.001 m/s的条件下,调节焊接电流为60 A和70 A进行修复实验,研究不同工艺参数对K424合金修复裂纹敏感性的影响,并对开裂机理进行分析。结果在熔覆速度为0.002 m/s与等离束电压不变的情况下,当工作电流为50 A时,电流较低,修复区域出现未熔合缺陷,随着电流的增加,修复区出现裂纹;当电流为80 A时,出现贯穿形裂纹,且裂纹宽度较大;当焊接电流不变时,随着熔覆速度从0.002 m/s变成0.001 m/s,修复区裂纹数量与长度明显增加。结论随着电流的增加,当熔覆速度变低时,增大了K424合金修复区开裂倾向;元素偏析以及低熔点γ-γʹ共晶相的形成是造成修复过程中修复区域开裂的主要原因。

GCr18Mo轴承钢真空碳脱氧研究

研究了GCr18Mo轴承钢在不同真空度下碳脱氧的效果,建立了碳脱氧以及真空脱氮的热力学与动力学模型。结果表明:在1873 K条件下,真空度为10、50、100 Pa时,碳脱氧可将原始钢中的氧含量从100μg/g降低至12.8~25.6μg/g;随着真空处理时间从10 min延长至60 min,钢中氧含量和氮含量不断降低,夹杂物的数量明显减少、尺寸减小;与铝脱氧相比,碳脱氧的钢夹杂物数量更少、尺寸更小。最后,根据试验结果建立了CGr18Mo轴承钢在不同真空度下碳脱氧的氧含量和氮含量随真空处理时间变化的关系式。

GCr18Mo轴承钢采用铝及稀土金属脱氧的研究

以GCr18Mo轴承钢为研究对象,采用铝脱氧和稀土金属脱氧两种方式降低钢中的氧含量,并观察脱氧后钢中夹杂物的形貌和分布。首先通过热力学计算,分别采用一阶和二阶活度相互作用系数得到1 873 K熔炼温度下的铝-氧平衡曲线。然后通过铝脱氧试验验证理论曲线的合理性。发现采用一阶相互作用系数的结果更贴近试验数据。并采用稀土金属镧、铈、钇作为脱氧剂与铝对比,发现脱氧能力顺序是镧>铈>钇>铝。最后对比夹杂物的大小和分布,发现铝脱氧的含铝夹杂物形态多样,大小各异;稀土金属脱氧后的含稀土夹杂物多为白色圆点状,尺寸一般为2～5μm。

GCr18Mo轴承钢的镁处理改质效果研究

研究了镁处理对铝镇静GCr18Mo轴承钢中夹杂物的改质效果,并建立了改质热力学与动力学模型。试验结果表明:在1 873 K温度下,采用Al-Mg复合脱氧可将原始钢中的氧含量从120μg/g降低至4.7～17.2μg/g。控制钢液中溶解铝的质量分数在0.03%～0.3%范围内,并提高镁铝加入质量比从1.8→2.2→2.6时,钢中氧活度逐渐降低,单位面积的夹杂物数量明显减少,主要类型由较大尺寸的团簇Al2O3夹杂改质成为细小且弥散分布的MgO·Al2O3尖晶石与球状MgO夹杂。

耐火材料对真空碳脱氧GCr18Mo轴承钢洁净度的影响

研究了熔炼用耐火材料Al2O3、ZrO2、MgO和CaO对真空碳脱氧的GCr18Mo轴承钢洁净度的影响。结果表明:采用Al2O3、ZrO2和CaO耐火材料熔炼时,随着真空度的提高和冶炼时间的延长,钢的总氧含量至少从100μg/g分别降低到了12.8、8.4和6.6μg/g,且夹杂物的数量减少、尺寸减小。采用MgO在50和100 Pa压力下熔炼的钢,随着真空度的提高和冶炼时间的延长,其氧含量以及夹杂物的数量减少、尺寸减小;但在10 Pa压力下熔炼时,MgO大量分解,导致钢液氧含量提高,最高达132μg/g,钢中夹杂物的数量和尺寸随冶炼时间的增加先减少后增加。