真空自耗重熔的冶金特点

高温合金电极在直流电弧作用下被加热，顶端被逐步熔化，熔融状态下的电极熔滴落到水冷结晶器中，熔滴形成过程和进入熔池过程中发生了非常有利于高温合金的提纯反应，而且由于熔体与真空接触的面积大大增加，使这些化学反应更加强烈地朝着生成气相的方向发展。

1. 有利于去除溶解于高温合金熔体中的气体，氢和氮。因为在高真空条件下，气相分压降低，根据气体在溶液中的平方根定律，H2=2[H],N2=2[N],则合金熔体中的氢和氮的溶解度也随之降低，氢含量可降低8%，达到1~2ppm，而化合态氮由于熔化速率较高，难于去除。

2. 根据真空中碳和氧反应，真空自耗重熔有利于氧含量降低，同时氧化物夹杂在真空条件下上浮、分解和挥发，可以明显降低高温合金熔体中的氧含量和夹杂物含量。

3. 有利于去除有害杂质，如Pb、Ag、Bi、Sb等金属和类金属杂质含量通过真空自耗重熔可明显降低。

4. 改善夹杂物的形态与分布，由于在水冷铜结晶器中冷凝，合金相当于定向凝固，同时，重熔过程中夹杂物要溶解和再生成，所以夹杂物分布弥散。

5. 由于不接触耐火材料，因而避免了外来非金属夹杂物的污染。

6. 活泼元素Al、Ti等的烧损少，合金化学成分稳定。

7. 合金液在水冷结晶器中凝固结晶，在高的过冷度条件下，由底部以树枝晶方式逐渐向上生长，从而减少了中心疏松，减轻了化学元素的偏析，头部可以得到充分补缩，避免中心缩孔，因而得到组织均匀而致密的合金锭，改善了热加工性。

GH2123合金经真空自耗重熔后，通过化学成分分析可以看出重熔带来的明显效果。活性元素Al、Ti和主要合金元素含量变化很小，或者没有变化。而氢和氧的含量有明显降低，有害杂质元素Pb、Ag、Bi、Sn、As的含量大为减少，氮含量变化不大，见表24-1。

表24-1 电弧炉熔炼的电极棒经真空自耗炉重熔后气体及有害杂质含量的变化