鎳基合金是指在650～1000℃高溫下有較高的強度與一定的抗氧化腐蝕能力等綜合性能的一類合金，包括鎳基耐熱合金，鎳基耐蝕合金，鎳基耐磨合金，鎳基精密合金與鎳基形狀記憶合金。它們都具有非常重要的應用，如鎳基高溫合金，常用在制造航空發動機葉片和火箭發動機、核反應堆、能源轉換設備等，為航空、發電、國防、醫療和核工業高端領域服務。

    由于鎳基合金原組分的熔點均較高，同時對于本身的純凈度要求高，鎳基合金熔煉工藝區別于常規的冶煉方法，顯得非常獨特。“特鋼100秒”匯總以下，主要工藝有三：

    1、真空感應熔煉（VIM）

    真空感應熔煉（vacuum induction melting，簡稱VIM）是在真空條件下，利用電磁感應，在金屬導體內產生渦流加熱爐料來進行熔煉的方法。

    VIM可提供對化學成分最大程度的控制，防止熔液與大氣中氫、氧、氮的接觸。電磁攪拌不但能使熔液均勻，并且能持續將反應物帶到熔體和真空界面，從而使后續精煉反應順利進行。氣體含量和非金屬夾雜物的揮發和析出，能大大改善多數高溫合金的力學性能。

    VIM爐是鎳基高溫合金、耐蝕合金等特種合金材料生產的重要冶煉設備，特別是對于含有鋁、鈦等活潑性元素較多的合金，必須采用真空感應熔煉。

    2、電渣重熔（ESR）

    電渣重熔（Electro-Slag Remelting，簡稱ESR）是利用電流通過熔渣時產生的電阻熱作為熱源進行熔煉的方法，是電流通過液態渣池渣阻熱，將金屬電極熔化，熔化的金屬匯集成熔滴，滴落時穿過渣層進入金屬熔池，然后于水冷結晶器中結晶凝固成鋼錠。電渣冶金是目前生產高品質材料的重要手段，將高溫熔煉、化學精煉和冷凝結晶結合起來生產高質量鑄錠，具有純度高、硫含量低、非金屬夾雜物少、鋼錠表面光滑、結晶均勻致密、金相組織和化學成分均勻的優點，廣泛應用于航天航空、軍工、能源、船舶、電子、石化、重型機械和交通等國民經濟的重要領域。

    3、真空自耗電弧熔煉（VAR）

     真空自耗電弧熔煉（Vacuum Arc Remelting，簡稱VAR）是在真空狀態下，利用直流電源在電極與放置于水套中的銅坩堝底板之間產生電弧，電弧加熱產生高熱，熔化電極，電極不斷下降溶化，在水冷銅坩堝內形成熔池，熔化的金屬完成速凝、結晶、凝固成錠。

    真空電弧熔煉一般用于精煉不銹鋼、超級合金、鈦鋯鉭鈮鎢鉬等易氧化金屬及合金，減少了活性元素（如Al、Ti）的損耗，鑄錠凝固過程可控，顯著提高鑄錠的潔凈度、均勻度、抗疲勞和斷裂韌性，因此其組織的一致性和均勻性較好，夾雜物的數量少，合金的純凈度也得到進一步改善。真空電弧熔煉非常適合用于熔煉特殊鋼、活潑的和難熔的金屬如鈦、鉬、鈮。

    值得注意的是，國內外大多數高品質高溫合金和耐蝕合金等特種材料，并非是采用單獨一種工藝，而是通過雙聯或三聯的方法，即通過真空感應爐+ 電渣重熔爐（VIM+ESR）或真空感應爐+真空自耗爐（VIM+VAR）來生產，也有少量苛刻行業如軍工用品采用（VIM+ESR+VAR）進行生產。

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責任編輯：王元

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