精炼工艺对IN792合金冶金缺陷和拉伸性能的影响

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疏松和夹杂是高温合金中主要的冶金缺陷。疏松是由于补缩通道不通畅，最后凝固部位得不到液体补偿造成的。一般通过改变浇注系统等措施来增加液体的补缩能力，以达到减轻疏松的目的。但有些疏松并非是补缩通道受阻或液体流动性差造成的，而是由于O、N等气体元素含量高造成的。疏松减少合金的有效承载面积，降低合金强度。夹杂物分外来夹杂物和内生夹杂物，外来夹杂物是坩埚壁和浇道壁等处剥落的陶瓷类物质，含有Si、Mg、Al、Ca和O等元素，呈团絮状或大块状。内生夹杂物的形成直接与高温合金中O、N和S等元素的含量有关，它们就是O、N和S等元素的化合物，内生夹杂细小，难去除。夹杂物硬度高，脆性大，是裂纹的起源地和快速扩展通道，对合金的力学性能极其不利。

控制疏松和夹杂的关键是O、N和S等元素含量的降低。气体元素含量高可能是精炼工艺不合理或脱气处理不当引起的。采用合理的精炼工艺，调整精炼温度和时间，可将高温合金中O、N和S的含量降到较低水平，从而达到降低疏松和夹杂的目的。实验研究了不同精炼温度和时间对高温合金中O、N和S含量的高低、疏松、夹杂及室温拉伸性能的影响，旨在提高高温合金的冶金质量，改善高温合金的力学性能。

实验合金的名义化学成分（质量分数，%）：Cr12.0～13.0，Co8.5～9.5，Mo1.8～2.2，W3.5～4.4，Ta3.85～4.50，Al3.15～3.60，Ti3.75～4.20，B0.01～0.02，C0.06～0.10，Zr0.01～0.05，Ni余量。

在真空感应炉中熔炼母合金，极限真空度0.001Pa。精炼工艺分别为：（1）1580℃，精炼8min，（2）1550℃，精炼8min，（3）1520℃，精炼8min，（4）1450℃，精炼8min，（5）1550℃，精炼5min。

力学性能试样经过热处理，热处理制度为1120℃，2h，RAC；1080℃，4h，RAC；845℃，24h。按行业标准HB2591-S034加工成拉伸试样。采用SANS-CMT5205电子万能试验机进行室温拉伸试验，每种条件下测试3根试样。研究结果表明：

（1）疏松的形成与O和N等元素含量有关。O、N含量低，疏松不易形成；O、N含量高，促进疏松形成。

（2）夹杂物的形成与O、N和S等元素含量有关。O、N和S含量低，夹杂物含量降低；含量高，夹杂物含量升高。

（3）提高精炼温度和延长精炼时间，能够降低O、N和S的含量。

（4）提高精炼温度和延长精炼时间能够改善合金的室温抗拉强度和屈服强度