電磁連鑄對Incoloy800H合金鑄坯內(nèi)TiN分布和內(nèi)裂紋的影響

Incoloy800H合金是一種固溶強化奧氏體Ni-Cr-Fe基耐蝕合金，在高溫條件下能夠保持良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、持久性能以及出色的抗氧化性和抗腐蝕能力，因此被廣泛地應(yīng)用于核電工業(yè)、石油化工和航空航天等領(lǐng)域。通常鎳基合金采用模鑄方式生產(chǎn)，為了提高產(chǎn)品的成材率和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，國內(nèi)外學者開展了Ni-Cr-Fe基耐蝕合金連鑄技術(shù)的研究。然而，由于合金屬性以及連鑄冷卻強度大等原因，使得Incoloy800H合金連鑄坯易產(chǎn)生表面裂紋和內(nèi)部裂紋，而且Incoloy800H連鑄坯內(nèi)部柱狀晶發(fā)達，中心區(qū)域普遍存在裂紋、縮孔和疏松等質(zhì)量缺陷。另一方面，從Incoloy800H合金的成分組成來看，可以通過添加Al、Ti等合金化元素使之具有更高的使用溫度和更低的晶間腐蝕敏感性。然而，Ti是一種強氮化物形成元素，在凝固過程中極易形成TiN，其作為鑄坯中的夾雜物嚴重影響合金的力學性能和抗腐蝕性能。然而，目前還沒有關(guān)于TiN影響連鑄坯內(nèi)部裂紋形成的研究報道。

電磁攪拌作為一種控制鑄坯凝固過程和提高內(nèi)部質(zhì)量的有效手段，廣泛地應(yīng)用于各種合金的連鑄生產(chǎn)。本工作開發(fā)了Incoloy800H耐腐蝕合金立式電磁連鑄制備方法，成功制備出截面積為100mm×100mm的Incoloy800H連鑄坯，研究了電磁連鑄對鑄坯凝固組織、TiN的數(shù)量及分布、內(nèi)部裂紋的影響及其作用機理。

采用Ar氣保護中頻感應(yīng)加熱重熔母合金，立式連鑄結(jié)晶器的尺寸為100mm×100mm×400mm，澆注溫度1425℃，連鑄一冷和二冷的冷卻水流量分別為6.4和3.0m3/h，拉坯速率為600mm/min。采用旋轉(zhuǎn)型電磁攪拌器位于二冷區(qū)，電流強度為350A，頻率為5Hz。采用立式連鑄制備出1200mm長的Incoloy800H合金連鑄方坯。由于鋼中6mm的TiN夾雜物對疲勞性能的危害等同于25mm的氧化物夾雜，而2mm的TiN顆粒就會嚴重損害合金中的力學性能和腐蝕性能，因此本實驗僅統(tǒng)計了尺寸大于2mm的TiN的數(shù)量。