摘要：真空感应熔炼了一炉高Cr含量的铸造镍基高温合金K4648,重熔浇注成等轴晶试棒或大截面尺寸铸件.对不同截面所切取的试样进行1180~1220℃固溶处理以及1180/4h+900/16h℃℃标准热处理,对标准热处理后的试样进行室温冲击试验.将K4648合金重熔浇入装有氧化硅基陶瓷型芯的定向凝固壳型中定向凝固,研究一定温度下反应时间对金属-陶瓷界面反应的影响.对铸态、热处理态、断裂的冲击试样以及定向凝固金属与陶瓷型芯界面进行光学金相、定量金相、扫描电镜及能谱分析.结果表明:K4648合金铸态组织中主要的微量相为从液相中析出的初生α-(Cr,Ni)相以及MC碳化物.在0.2N的载荷下,K4648基体的的维氏显微硬度分别为1.9GPa,而初生α-(Cr,Ni)相的硬度由纯Cr的1.9GPa增加到6.3GPa,该相在在凝固过程中或者硬度压痕作用下常常开裂,是一种脆性相.初生α-(Cr,Ni)相在固溶处理时会向硬度更高的M23C6碳化物转变,在冲击断口表面和截面上,到处都可以观察到开裂的初生α-(Cr,Ni)或由该相转变的M23C6碳化物,证明了其对冲击韧性的有害影响.小块的初生α-(Cr,Ni)相可通过固溶处理消除,而对于大尺寸截面铸件由于凝固速度较慢,初生α-(Cr,Ni)尺寸和数量都会增大,可达到1.29vol.%和56μm,后续热处理很难完全消除,因此有必要在铸造过程中加以控制,故应采用控制凝固参数的方法抑制其析出.金属-陶瓷界面反应研究表明,随着反应时间或温度的增加,K4648合金与氧化硅基陶瓷型芯的反应愈发剧烈,反应产物主要是氧化物,氧化产物组成元素来自于金属和陶瓷双方.对于高Cr合金铸件,应尽量采用化学稳定性更好的氧化铝基陶瓷型芯.
