8.1 典型膨胀合金熔炼工艺
膨胀合金是指与玻璃或者陶瓷材料进行封接的一类合金，该类合金国内有29个牌号、多种规格。与玻璃封接的主要有4J29、4J49、4J52、4J54、4J6等，与陶瓷相封接的主要有4J33、4J34等，其中4J29属于定膨胀合金，是在－60℃～＋400℃范围内具有一定线膨胀系数的合金，用来和硬玻璃进行匹配封接，是电真空工业中广泛使用的封接结构材料，其用量比较大，单国内需求量每年在数百吨之多，产品的主要供货方式为带材。
4J36为低膨胀合金，是在0℃～＋100℃和－60℃～＋100℃范围内具有很低膨胀系数的合金，用来制造在气温变化范围内尺寸近似恒定的元件，广泛应用于无线电工业、精密仪器、仪表及其他工业。
8.1.1膨胀合金相关标准
部分牌号的膨胀合金成分要求以及相关指标如表8-1、8-2、8-3和8-4所示。
表8-1 膨胀合金成分要求
8.1.2膨胀合金4J36相关标准冶炼
膨胀合金的产品形式主要有丝、带、管、棒等，应用比较广泛的为带材，生产所用的主要设备有电炉、锻锤(3~5t)、带坯机、退火炉、矫直机、水磨机、氩弧焊、四辊(多辊)冷轧机以及连续退火炉、表面处理设备等。
8.2 典型软磁合金熔炼工艺
铁镍系合金从19世纪最初的发现到随后20世纪的系列试验研究，以及真空冶炼的采用，使合金的特性得到了较大的提高。随着研究的深入和实际应用的需要，在二元系中加入了钼、铜、铬等其他元素，并因此创造了著名的超坡莫合金、具有较高的初磁导率铜坡莫合金，以及具有较高电阻率的铬镍铁合金等一系列材料。其中两个基本的参数是：磁晶各向异性常数K和磁致伸缩常数λ，他们决定着合金的技术磁化过程，决定着合金的磁性。
铁镍系软磁合金。这类合金的特点主要有：在弱(或中)磁场下又很高的导磁率和极小的矫顽力；又很好的加工性能，可以制作成形状复杂的器件；有较好的防锈性能；有些材料经过特定的加工后，具有特殊的磁性能如磁矩形磁滞迥线，很低的剩磁，或在相当宽的磁场范围内保持恒导磁率等。
8.2.1相关合金的化学成分
部分典型软磁合金的化学成分要求表8-5。
表8-5 软磁合金的化学成分(%)
8.2.2 软磁合金1J86合金的性能特点
1J86合金主要含镍81％和钼6％，该合金比1J77和1J85具有更高的μi和更低的Hc,μm值接近。合金中由于含有6％的钼，电阻率较高，这就改善了较高频率下的磁性能。为了获得更高的静态磁性，合金中不加硅、锰，他们对磁性能的影响不如镍、钼明显。而合金中加入1％的锰和少量的硅，是为了改善合金温度稳定性和热加工性。软磁合金的生产工艺典型的生产工艺如图8-2：
图8-2 软磁合金的生产工艺典型的生产工艺
8.3高温合金熔炼工艺
8.3.1相关合金的化学成分
部分典型高温合金的化学成分要求表8-6。
表8-6 典型高温合金成分
8.3.2高温合金熔炼工艺
为了使高温合金具有所需要的耐高温、抗腐蚀的性能，合金必须具有一定的化学成分、纯净度以及合适的组织结构，而合金的成分及纯洁度取决于熔炼技术。因此熔炼工艺是高温合金生产过程的关键环节。
高温合金由于合金化程度很高，含有大量的钨、钼、铌、铬等密度大的元素和易氧化元素铝、钛、硼等。这些特点决定了高温合金对冶炼的工艺要求较严，一般采用真空冶炼。目前多数合金在真空感应炉或常压感应炉熔炼后，再经过真空自耗炉电渣炉重熔，以改善纯洁度而获得良好的组织和性能。
国内外冶炼高温合金的设备有电弧炉、感应炉、真空感应炉、真空电弧炉和电渣炉，此外还有电子束炉和等离子炉等。
我国在多年的生产实践中，不断探索和发展，从最初的电弧炉熔炼到多种熔炼方式组合的熔炼工艺，具体见表8-7。
8.3.3 冶金工艺路线的选择
对特种熔炼，常见的可选工艺流程方案很多，可以选用单一冶炼方法直接熔炼，也可以采用双联工艺或者三联工艺，根据冶炼的品种质量不同，选择适宜的工艺方案。对不同冶炼方法的优缺点，需要从能源消耗、设备投资、技术经济指标以及冶炼质量等方面来综合考虑。
表8-8 常见特种冶炼工艺流程
| 冶炼工艺流程 |
常处理的品种 |
|
AIM |
膨胀合金、热双金属、特殊钢、高合金钢、耐蚀合金等 |
|
VIM |
软磁合金、硬磁合金、弹性合金、膨胀合金、高温合金、超低碳特殊钢、耐蚀合金等 |
|
PAM |
特殊钢、合金钢、难熔金属、耐蚀合金等 |
|
AIM+ESR |
电热合金、高温合金、耐热耐酸钢等 |
|
VIM+ESR |
超低碳特殊钢、轴承钢、高温合金等 |
|
VIM+VAR |
电阻合金、热电偶材料、软磁合金、钛及钛合金、高温合金、难熔金属及其合金 |
|
VIM+EBR |
难熔金属及其合金、钒合金、钛合金 |
|
AIM+VAR |
变形合金、铸造合金等 |
|
VIM+EBR+VAR |
优质高温合金 |
|
VIM +VAR+EBR |
优质高温合金 |
|
EAF+(AOD)+LF+ ESR |
特殊钢 |
我国某特种冶炼厂工艺流程图如图8-3。
图8-3 某特种冶炼厂工艺流程图 |