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、還原性無機酸、有機酸等介質的腐蝕。Monel400雖然具有很多優點，但在鑄造生產中困難很大，主要特點為：易吸氣，鑄件易產生氣孔缺陷。體收縮大，易造成縮孔、縮松。流動性差，易出現枝晶偏析。稀土常被稱作是金屬材料的“維生素”，已經在很多材料中加以應用。但是稀土在鎳及其合金中的應用尚不夠廣泛，因此，有必要對稀土在鎳及其合金中的作用和應用進行探索。

原材料選用：電解鎳、電解銅、金屬錳、結晶硅、硅鈣、金屬鋁、還原鐵棒、稀土Ce。所選原材料符合原料標準規定。使用設備為ZG-0.025型25kg真空感應爐，采用石墨坩堝。

根據配料單備料，裝料前復稱大小料。裝料時下緊上松，難熔金屬裝在中下部。裝料結束后進行抽真空、加熱，熔化過程隨時注意觀察，防止“架橋”。

精煉時間控制在10～15min。全熔后加入剩余的碳進行脫氧。當熔池表面平靜無氣泡冒出時，分批加入合金小料。出鋼前2～3min加入稀土Ce，停爐、出鋼、準備澆注。

澆注條件為真空且采用帶電澆注。當澆注至冒口線時，細流充填，并立即充氣破真空。澆注結束后立即拉開爐體，及時加入發熱劑。試驗結果如下：

（1）未加入稀土Ce時合金中碳含量超出國家標準，其他化學成分均符合標準規定。加入不同含量的稀土Ce時，O含量降幅達83.51%，S含量降幅達42.86%，P含量降幅達88.04%，C含量降幅達72.04%。即稀土在Monel合金的熔煉過程中起到了吸氫、脫氧、脫硫和除氣的目的。

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

（3）加入不同含量的Ce時晶粒度明顯細化，且組織越來越均勻，在不同試樣的同一個部位，組織由柱狀晶和等軸晶逐漸過渡到全部為均勻細小的等軸晶。