第5期 朱冠妮等：镍基耐蚀合金C一276铸锭元素偏析和均匀化工艺 629 有一定的报道，但对于如C-276这种具有更高合 变化的再分配规律，并用其配套的DLIRA动力学 金度的镍基耐蚀合金，文献报道主要都集中在耐腐 合金扩散软件包计算得到不同温度下各元素在该合 蚀性能上，关于偏析、均匀化处理和热加工性的研究 金中的扩散系数，作为均匀化扩散动力学计算的 还比较少见，特别是国内的实际生产中由于没有合 依据. 适的均匀化制度，普遍存在着可锻性差、开坯率低等 将铸锭R/2方形试样切成10mm以10mm义 问题.本文利用组织分析方法研究了镍基耐蚀合金 20的小块按表2所示条件进行均匀化实验。并 C-276经真空治炼+电渣重溶后铸锭的组织特征和 按上述方法进行组织观察和成分测试以确定均匀化 元素偏析情况，根据残余偏析指数模型计算并选取 的效果.最后将其分别加工成中8m以12m的圆 了四种均匀化实验制度，通过均匀化实验后的组织 柱试样，在Gpb1500热模拟试验机上模拟空气 分析和热物理模拟锻造实验验证并最终确立了适合 锤快锻机加工情况进行恒温压缩实验，变形温度为 C-276合金的均匀化制度. 1150℃，变形量为30%，应变速率为10s.结果用 以检验均匀化对改善热加工塑性的作用 1实验材料及方法 表2C-276合金的均匀化制度 实验材料为经真空感应(VM)和电渣重溶 Table2 Honcgenizing treaments prC-276 alloy (ESR)双联工艺治炼的C-276合金中280铸锭， 温度℃ 时间/h 以及20m以20截面的锻棒，合金化学成分如表 1170 1020 1所示.在铸锭边缘、铸锭半径的12处(R2)以及 1200 1015 铸锭中心位置分别取20mX20mmX20m的方 形试样，经机械打磨抛光，利用3草酸十100m浓 2结果与讨论 盐酸配比的溶液进行电解浸蚀（电压为3V)后用光 学显微镜(QM)和扫描电子显微镜(SM)观察组织 2.1合金组织特征 形貌.并用能谱分析仪(DS分别在枝晶间和枝晶 如图1（所示，合金铸态组织中只有沿晶界连 干处取点测量元素含量，每个试样测10点，取其平 续析出的碳化物，并未观察到其他晶内析出相.在 均值.枝晶间距的测量由mage Tool图像处理软件 锻后组织中，在枝晶间还会出现一种颗粒状的富M0 辅助进行，每个试样分别选取1mm义1m的视场10 析出相(DSM的质量分数为43%，如图1(b) 个，每个视场测量10点并取其平均值. 所示.根据其析出位置。可以推测该相很有可能是 表1C-276合金的化学成分（质量分数） 枝晶间偏聚元素在变形中被诱发析出的.在本实验 Table1 Chemical composition ofC-276 alk % 锻造组织观察中和在其他文献报道中都发现该相在 Cr Mo Fe Ni 热变形过程中很容易成为裂纹源，严重影响热加工 0003 15.51 1664363567 塑性，因此必须首先通过均匀化处理将枝晶和元素 偏析消除，避免有害相析出.为了更准确地判断析 本文还借助于热力学软件Thema上Cac及Ni 出相的种类并了解其回溶温度，使用热力学软件 基数据库计算了G276合金的热力学平衡相析出 Themal-Calc和N基数据库针对合金名义成分进 规律以及非平衡凝固过程中元素随温度和液相含量 行平衡相图计算，如图1(9所示.由图可以判断， (a) (b) 100 (cl 60 40 20 MC 600 900 1200 1500 54m 5 um 温度 图1C276合金的组织特征.（铸态扫描电镜组织：(b)锻棒扫描电镜组织，(9平衡相图 Fg 1 Micostucture chanctes ofC-276 alby (a)SEM mage of a ngt (b)SEM mage of a wrought bar calculated Hhase digm第 5期 朱冠妮等:镍基耐蚀合金 C--276铸锭元素偏析和均匀化工艺 有一定的报道 [ 6] , 但对于如 C--276这种具有更高合 金度的镍基耐蚀合金, 文献报道主要都集中在耐腐 蚀性能上,关于偏析、均匀化处理和热加工性的研究 还比较少见 ,特别是国内的实际生产中由于没有合 适的均匀化制度 ,普遍存在着可锻性差、开坯率低等 问题.本文利用组织分析方法研究了镍基耐蚀合金 C--276经真空冶炼 +电渣重溶后铸锭的组织特征和 元素偏析情况,根据残余偏析指数模型计算并选取 了四种均匀化实验制度, 通过均匀化实验后的组织 分析和热物理模拟锻造实验验证并最终确立了适合 C--276合金的均匀化制度 . 1 实验材料及方法 实验材料为经真空感应 (VIM)和电渣重溶 (ESR)双联工艺冶炼的 C--276合金 280 mm铸锭 , 以及 20 mm×20 mm截面的锻棒 ,合金化学成分如表 1所示 .在铸锭边缘、铸锭半径的 1/2处 (R/2)以及 铸锭中心位置分别取 20 mm×20 mm×20 mm的方 形试样 ,经机械打磨抛光, 利用 3g草酸 +100 mL浓 盐酸配比的溶液进行电解浸蚀 (电压为 3 V)后用光 学显微镜(OM)和扫描电子显微镜 (SEM)观察组织 形貌,并用能谱分析仪 (EDS)分别在枝晶间和枝晶 干处取点测量元素含量, 每个试样测 10点 , 取其平 均值.枝晶间距的测量由 ImageTool图像处理软件 辅助进行,每个试样分别选取1 mm×1 mm的视场 10 个 ,每个视场测量 10点并取其平均值 . 表 1 C--276合金的化学成分(质量分数) Table1 ChemicalcompositionofC-276 alloy % C Cr Mo W Fe Ni 0.003 15.51 16.64 3.63 5.67 余 图 1 C--276合金的组织特征.(a)铸态扫描电镜组织;(b)锻棒扫描电镜组织;(c)平衡相图 Fig.1 MicrostructurecharactersofC-276 alloy:(a)SEMimageofaingot;(b)SEMimageofawroughtbar;(c)calculatedphasediagram 本文还借助于热力学软件 Thermal--Calc及 Ni 基数据库计算了 C--276合金的热力学平衡相析出 规律以及非平衡凝固过程中元素随温度和液相含量 变化的再分配规律 ,并用其配套的 DICTRA动力学 合金扩散软件包计算得到不同温度下各元素在该合 金中的扩散系数 , 作为均匀化扩散动力学计算的 依据 . 将铸锭 R/2 方形试样切成 10 mm×10 mm× 20 mm的小块, 按表 2所示条件进行均匀化实验, 并 按上述方法进行组织观察和成分测试以确定均匀化 的效果.最后将其分别加工成 8mm×12 mm的圆 柱试样,在 Gleeble1500热模拟试验机上模拟空气 锤快锻机加工情况进行恒温压缩实验 ,变形温度为 1 150℃,变形量为 30%, 应变速率为 10s -1.结果用 以检验均匀化对改善热加工塑性的作用 . 表 2 C--276合金的均匀化制度 Table2 HomogenizingtreatmentsforC-276 alloy 温度 /℃ 时间 /h 1 170 10, 20 1 200 10, 15 2 结果与讨论 2.1 合金组织特征 如图 1(a)所示 ,合金铸态组织中只有沿晶界连 续析出的碳化物 ,并未观察到其他晶内析出相 .在 锻后组织中,在枝晶间还会出现一种颗粒状的富 Mo 析出相(EDS:Mo的质量分数为 43%), 如图 1(b) 所示 .根据其析出位置, 可以推测该相很有可能是 枝晶间偏聚元素在变形中被诱发析出的 .在本实验 锻造组织观察中和在其他文献报道中都发现该相在 热变形过程中很容易成为裂纹源 , 严重影响热加工 塑性 ,因此必须首先通过均匀化处理将枝晶和元素 偏析消除 ,避免有害相析出 .为了更准确地判断析 出相的种类并了解其回溶温度 , 使用热力学软件 Thermal--Calc和 Ni基数据库针对合金名义成分进 行平衡相图计算 ,如图 1(c)所示.由图可以判断, · 629·