K417合金介紹

K417 是一種低密度、高強(qiáng)度的鎳基鑄造高溫合金。其成分中高含量的鋁和鈦形成了 γ’ 強(qiáng)化相，約占合金重量的 67%。因此，高溫強(qiáng)度高，塑性較好，密度低（7.8g/cm），特別適合高溫轉(zhuǎn)動(dòng)件。但其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，特別是當(dāng)成分上限或鑄造工藝參數(shù)控制不當(dāng)時(shí)，零件在850~950℃長(zhǎng)期工作時(shí)有析出片狀 σ 相的傾向。它的耐熱性和耐腐蝕性也很差。如果在高溫下長(zhǎng)時(shí)間使用，則需要進(jìn)行保護(hù)涂層。該合金適用于制造燃?xì)廨啓C(jī)零件和其他在950℃以下工作的高溫零件。

鑄造高溫合金是被直接用來(lái)生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的導(dǎo)向葉片和渦輪葉片等關(guān)鍵零部件的重要材料。它的質(zhì)量好壞關(guān)系到航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命和安全，因此，控制鑄造高溫合金零部件的質(zhì)量歷來(lái)得到國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)單位和冶金工作者的高度重視。

鑄造高溫合金因成分中活性元素較多，對(duì)雜質(zhì)含量要求嚴(yán)格，故多采用雙真空熔鑄工藝，即將原材料先在真空感應(yīng)爐內(nèi)熔煉并鑄造成母合金錠，然后再在真空感應(yīng)爐內(nèi)將母合金錠重熔并澆注成鑄件。最初的高溫合金母合金錠的質(zhì)量對(duì)高溫合金鑄件的質(zhì)量有很大影響，使用質(zhì)量很差的母合金錠是不能生產(chǎn)出可靠的鑄件的。航空發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的使用性能，通過(guò)其部件，終歸還是取決于最初的高溫合金母合金錠的質(zhì)量。

K417合金成分

牌號(hào)①:  K417

C(％):  0.13～0.22

Cr(％):  8.50～9.50

Mo(％):  2.50～3.50

Ni(％):  余量

Co(％):  14.0～16.0

W(％):  —

AI(％):  4.80～5.70

Nb(％):  —

Ti(％):  4.50～5.00

Fe(％):  ≤1.0

Si(％)≤:  0.50

Mn(％)≤:  0.50

P(％)≤:  0.015

S(％)≤:  0.010

其他(％):  B 0.012～0.022,V 0.60～0.90,Zr 0.05～0.09

K417合金熔鑄凝固中的電磁控制

(1) 在高溫合金母合金錠真空熔鑄的凝固過(guò)程中合理施加工頻旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)或工頻行波磁場(chǎng)，其在金屬熔體中產(chǎn)生的電磁攪拌作用能夠使K417高溫合金母合金錠的等軸晶組織得到明顯細(xì)化、等軸晶率也有所增加、夾雜物和中心縮孔的大小和分布得到明顯改善、枝晶偏析大為減輕，從而使高溫合金母合金錠的質(zhì)量得到大幅提高。

(2) 采用傳統(tǒng)真空熔鑄工藝得到的K417高溫合金母合金錠中存在著嚴(yán)重的枝晶偏析，其中，正偏析元素和其偏析嚴(yán)重程度順序?yàn)門i、Mo、Cr，負(fù)偏析元素和其偏析嚴(yán)重程度順序?yàn)閂Co。在高溫合金母合金錠的凝固過(guò)程中施加旋轉(zhuǎn)或者線性電磁攪拌能夠促進(jìn)液穴內(nèi)熔體成分的均勻化并使等軸晶組織得到明顯的細(xì)化和增加，從而減輕了高溫合金母合金錠中枝晶偏析的程度。

(3) 在高溫合金真空熔鑄的凝固過(guò)程中合理施加旋轉(zhuǎn)電磁攪拌或者線性電磁攪拌可以增加高溫合金液態(tài)金屬的補(bǔ)縮能力，從而使高溫合金母合金錠中心縮孔的大小和分布得到明顯改善，采用在澆注8秒后施加60A、30秒的工頻單向旋轉(zhuǎn)電磁攪拌工藝或者140A、30秒單側(cè)向上的工頻線性電磁攪拌工藝，能夠使K417高溫合金母合金錠的中心縮孔比率從54%降至35%，這將有利于提高高溫合金母合金錠的利用率。