مقدمه
هر فرآيند ذوب ايده آل براي توليد سوپر آلياژهاي با كيفيت بالا بايد شرايط زير را داشته باشد:
1- قابليت استفاده از هر نوع قراضه و مواد خام را داشته باشد.
2- كنترل دقيق تركيب شيميايي و بازيابي همه عناصر آلياژي امكان پذير باشد.
4- بدون توجه به كلاس و طبقه بندي آلياژ، انعطاف پذيري و تطابق كامل براي ذوب همه نوع سوپر آلياژ را داشته باشد.
4- از نقطه نظر اثر واكنشهاي اصلاح، پالايش و توالي انجماد كاملاً قابل كنترل باشد.
5- از هر نوع منبع آلودگي مانند گازها، ناخالصي ها و آخالهاي غير فلزي مبرا و مصون باشد.
6- بالاترين توليد با كمترين هزينه امكان پذير باشد.
به سادگي مي توان فهميد كه تركيبي از همه موارد بالا را نمي توان در تنها يك روش ذوب خلاصه كرد. به اين ترتيب، ذوب سوپر آلياژها را مي توان در سه شاخه طبقه بندي كرد:
1- فرآيند ذوب اوليه، كه در آن آلياژ با تركيب فلزات خالص، فرو آلياژها، برگشتي‌ها و قراضه ها تهيه مي شود.
2- فرآيند پالايش، كه مي تواند در يك مرحله مجزا و يا همراه با فرآيند ذوب اوليه براي حذف ناخالصي ها و كنترل ميزان گازها بصورت بگيرد.
3- فرآيند ذوب ثانويه، كه تاكيد آن بر كنترل انجماد و توليد شمشهاي با ساختار مناسب و بي عيب است. تهيه شمشهاي با خلوص بالا بدون حضور عيبهاي ناخواسته از مواد دير گداز و يا اتمسفر هوا از اهداف اين مرحله است.
تكنيك هاي ذوب
فرآيندهاي ذوب اوليه
ساده ترين روش براي ذوب اوليه سوپر آلياژها در مقياس زياد، ذوب در كوره قوس الكتريك (EAF) است. فرآيند ذوب در هوا صورت مي گيرد و حرارت مورد نياز نيز از قوس الكتريكي بيش الكترودهاي گرافيتي و مواد شارژ تامين مي شود. عموماً، از اكسيژن گازي نيز براي كاهش مقادير كربن، هيدروژن و نيتروژن استفاده مي شود. ذوب تهيه شده اغلب به صورت شمش براي محصولات نوردي و يا الكترود براي رسيدن به كيفيتهاي بالاتر در فرآيندهاي ذوب مجدد، ريخته مي شود عمده مزاياي (EAF) به ترتيب زير است:
1- انعطاف پذيري در نوع و شكل مواد شارژ
2- كنترل دمايي خوب
3- سرباره فعال سيال براي پالايش متالورژيكي
4- بيشترين توليد با كمترين قيمت
معايب اين روش نيز داراي ترتيب زير است:
1- حضور مواد نسوز
2- هواي محيط
3- سرباره
فقدان شرايط هم زدن خوب باعث افزايش زمان پالايش شده و ذوب از لحاظ همگن بودن فقير خواهد بود.
تعدادي از سوپر آلياژها، به ويژه سوپر آلياژهاي پايه Co و Fe-Ni را مي توان به وسيله روشهاي مختلف ذوب در هوا كه براي فولادهاي زنگ نزن به كار مي‌رود، ذوب و تهيه كرد. با اين وجود، براي اغلب سوپر آلياژهاي پايه Ni و يا پايه Fe-Ni، فرآيند ذوب اوليه بايد در كوره ذوب القايي در خلاء (VIM) صورت بگيرد. استفاده VIM مقدار گازهاي بين نشين (N2,O2) را به مقادير كمتر كاهش داده و شرايط بسيار خوبي را براي افزايش يو كنترل مقادير Ti,Al (و ديگر عناصر نسبتاً فعال) فراهم مي سازد. مقادير سرباره و آخال نيز در مقايسه با روش ذوب در هوا به شدت كاهش مي يابد.
شارژ اوليه براي كوره VIM ، آلياژهاي پايه است و عناصر آلياژي فرار به آن اضافه نمي شود. بعد از آنكه شارژ در اثر يكسري واكنشهاي خروج گاز و جوش ذوب شد، همگن سازي و پالايش انجام مي شود. قبل از ريخته گري الكترودها، تركيب مذاب كاملاً كنترل شده و اصلاح مي شود. الكترودها را مي توان هم در خلاء و هم تحت گاز خنثي ريخته گري كرد.