خصوصیات ذوب ایده‌آل

مراحل و فرآیند ذوب فلزات

در فرآیند ذوب فلزات، فلزات با حرارت دیدن به مایع تبدیل می‌شوند و سپس درون قالب‌هایی با اشکال مشخص ریخته می‌شوند. برای طی مطلوب این پروسه شرایطی نیاز است که آن را در اینجا بررسی می کنیم. برای تولید سوپر آلياژهایی با کیفیت بالا، فرآیند ذوب باید شرایط ایده‌آل را داشته باشد. 

ساده ترین روش برای ذوب اولیه سوپر آلیاژها در مقیاس زیاد، ذوب در کوره قوس الکتریک (EAF) است. فرآیند ذوب در هوا صورت می گیرد و حرارت مورد نیاز نیز از قوس الکتریکی بیش الکترودهای گرافیتی و مواد شارژ تامین می شود. عموماً، از اکسیژن گازی نیز برای کاهش مقادیر کربن، هیدروژن و نیتروژن استفاده می شود. ذوب تهیه شده اغلب به صورت شمش برای محصولات نوردی و یا الکترود برای رسیدن به کیفیتهای بالاتر در فرآیندهای ذوب مجدد، ریخته می شود عمده مزایای (EAF) به ترتیب زیر است:

۱- انعطاف پذیری در نوع و شکل مواد شارژ

۲- کنترل دمایی خوب

۳- سرباره فعال سیال برای پالایش متالورژیکی

۴- بیشترین تولید با کمترین قیمت

معایب این روش نیز دارای ترتیب زیر است:

۱- حضور مواد نسوز

۲- هوای محیط

۳- سرباره

فقدان شرایط هم زدن خوب باعث افزایش زمان پالایش شده و ذوب از لحاظ همگن بودن فقیر خواهد بود.

تعدادی از سوپر آلیاژها، به ویژه سوپر آلیاژهای پایه Co و Fe-Ni را می توان به وسیله روشهای مختلف ذوب در هوا که برای فولادهای زنگ نزن به کار می‌رود، ذوب و تهیه کرد. با این وجود، برای اغلب سوپر آلیاژهای پایه Ni و یا پایه Fe-Ni، فرآیند ذوب اولیه باید در کوره ذوب القایی در خلاء (VIM) صورت بگیرد. استفاده VIM مقدار گازهای بین نشین (N2,O2) را به مقادیر کمتر کاهش داده و شرایط بسیار خوبی را برای افزایش یو کنترل مقادیر Ti,Al (و دیگر عناصر نسبتاً فعال) فراهم می سازد. مقادیر سرباره و آخال نیز در مقایسه با روش ذوب در هوا به شدت کاهش می یابد.

شارژ اولیه برای کوره VIM ، آلیاژهای پایه است و عناصر آلیاژی فرار به آن اضافه نمی شود. بعد از آنکه شارژ در اثر یکسری واکنشهای خروج گاز و جوش ذوب شد، همگن سازی و پالایش انجام می شود. قبل از ریخته گری الکترودها، ترکیب مذاب کاملاً کنترل شده و اصلاح می شود. الکترودها را می توان هم در خلاء و هم تحت گاز خنثی ریخته گری کرد.

این شرایط ایده‌آل عبارتند از :
۱- قابليت استفاده از هر نوع قراضه و مواد خام  وجود داشته باشد .
۲- كنترل دقيق تركيب شيميايی و بازيابی همه عناصر آلياژی امكان پذير باشد.
۴- بدون توجه به كلاس و طبقه بندی آلياژ ، انعطاف پذيری و تطابق كامل برای ذوب همه نوع سوپر آلياژ را داشته باشد .
۴- از نقطه نظر اثر واكنشهای اصلاح ، پالايش و توالی انجماد كاملاً قابل كنترل باشد .
۵- از هر نوع منبع آلودگی مانند گازها ، ناخالصی‌ها و آخالهای غير فلزی مبرا و مصون باشد .
۶- بالاترين توليد با كمترين هزينه امكان پذير باشد .