稀土Ce在Monel400合金真空熔煉中的作用研究

Monel400是一種Ni-Cu型鎳基耐蝕合金，它對(duì)鹵族元素及其化合物、非氧化性酸、堿、鹽等具有很好的抗腐蝕性能，也能承受氫氟酸、醋酸、還原性無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸等介質(zhì)的腐蝕。Monel400雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但在鑄造生產(chǎn)中困難很大，主要特點(diǎn)為：易吸氣，鑄件易產(chǎn)生氣孔缺陷。體收縮大，易造成縮孔、縮松。流動(dòng)性差，易出現(xiàn)枝晶偏析。稀土常被稱作是金屬材料的“維生素”，已經(jīng)在很多材料中加以應(yīng)用。但是稀土在鎳及其合金中的應(yīng)用尚不夠廣泛，因此，有必要對(duì)稀土在鎳及其合金中的作用和應(yīng)用進(jìn)行探索。

原材料選用：電解鎳、電解銅、金屬錳、結(jié)晶硅、硅鈣、金屬鋁、還原鐵棒、稀土Ce。所選原材料符合原料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。使用設(shè)備為ZG-0.025型25kg真空感應(yīng)爐，采用石墨坩堝。

根據(jù)配料單備料，裝料前復(fù)稱大小料。裝料時(shí)下緊上松，難熔金屬裝在中下部。裝料結(jié)束后進(jìn)行抽真空、加熱，熔化過(guò)程隨時(shí)注意觀察，防止“架橋”。

精煉時(shí)間控制在10～15min。全熔后加入剩余的碳進(jìn)行脫氧。當(dāng)熔池表面平靜無(wú)氣泡冒出時(shí)，分批加入合金小料。出鋼前2～3min加入稀土Ce，停爐、出鋼、準(zhǔn)備澆注。

澆注條件為真空且采用帶電澆注。當(dāng)澆注至冒口線時(shí)，細(xì)流充填，并立即充氣破真空。澆注結(jié)束后立即拉開(kāi)爐體，及時(shí)加入發(fā)熱劑。試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）未加入稀土Ce時(shí)合金中碳含量超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其他化學(xué)成分均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。加入不同含量的稀土Ce時(shí)，O含量降幅達(dá)83.51%，S含量降幅達(dá)42.86%，P含量降幅達(dá)88.04%，C含量降幅達(dá)72.04%。即稀土在Monel合金的熔煉過(guò)程中起到了吸氫、脫氧、脫硫和除氣的目的。

（2）加入0.10wt%～0.20wt%Ce時(shí)，隨著Ce含量的增加，合金枝晶組織逐漸細(xì)化，Ce含量達(dá)到0.20wt%時(shí)，枝晶組織細(xì)化效果最明顯。

（3）加入不同含量的Ce時(shí)晶粒度明顯細(xì)化，且組織越來(lái)越均勻，在不同試樣的同一個(gè)部位，組織由柱狀晶和等軸晶逐漸過(guò)渡到全部為均勻細(xì)小的等軸晶。