乾貨：鎳基合金VIM、ESR、VAR常用三大熔鍊工藝

鎳基合金是指在650～1000℃高溫下有較高的強度與一定的抗氧化腐蝕能力等綜合性能的一類合金，包括鎳基耐熱合金，鎳基耐蝕合金，鎳基耐磨合金，鎳基精密合金與鎳基形狀記憶合金。它們都具有非常重要的應用，如鎳基高溫合金，常用在製造航空發動機葉片和火箭發動機、核反應堆、能源轉換裝置等，為航空、發電、國防、醫療和核工業高階領域服務。

由於鎳基合金原組分的熔點均較高，同時對於本身的純淨度要求高，鎳基合金熔鍊工藝區別於常規的冶煉方法，顯得非常獨特。“特鋼100秒”彙總以下，主要工藝有三：

1、真空感應熔鍊（VIM）

真空感應熔鍊（vacuuminduction melting，簡稱VIM）是在真空條件下，利用電磁感應，在金屬導體內產生渦流加熱爐料來進行熔鍊的方法。

VIM可提供對化學成分最大程度的控制，防止熔液與大氣中氫、氧、氮的接觸。電磁攪拌不但能使熔液均勻，並且能持續將反應物帶到熔體和真空介面，從而使後續精煉反應順利進行。氣體含量和非金屬夾雜物的揮發和析出，能大大改善多數高溫合金的力學效能。

VIM爐是鎳基高溫合金、耐蝕合金等特種合金材料生產的重要冶煉裝置，特別是對於含有鋁、鈦等活潑性元素較多的合金，必須採用真空感應熔鍊。

2、電渣重熔（ESR）

電渣重熔（Electro-Slag Remelting，簡稱ESR）是利用電流透過熔渣時產生的電阻熱作為熱源進行熔鍊的方法，是電流透過液態渣池渣阻熱，將金屬電極熔化，熔化的金屬彙集成熔滴，滴落時穿過渣層進入金屬熔池，然後於水冷結晶器中結晶凝固成鋼錠。電渣冶金是目前生產高品質材料的重要手段，將高溫熔鍊、化學精煉和冷凝結晶結合起來生產高質量鑄錠，具有純度高、硫含量低、非金屬夾雜物少、鋼錠表面光滑、結晶均勻緻密、金相組織和化學成分均勻的優點，廣泛應用於航天航空、軍工、能源、船舶、電子、石化、重型機械和交通等國民經濟的重要領域。

3、真空自耗電弧熔鍊（VAR）

真空自耗電弧熔鍊（VacuumArc Remelting，簡稱VAR）是在真空狀態下，利用直流電源在電極與放置於水套中的銅坩堝底板之間產生電弧，電弧加熱產生高熱，熔化電極，電極不斷下降溶化，在水冷銅坩堝內形成熔池，熔化的金屬完成速凝、結晶、凝固成錠。

真空電弧熔鍊一般用於精煉不鏽鋼、超級合金、鈦鋯鉭鈮鎢鉬等易氧化金屬及合金，減少了活性元素（如Al、Ti）的損耗，鑄錠凝固過程可控，顯著提高鑄錠的潔淨度、均勻度、抗疲勞和斷裂韌性，因此其組織的一致性和均勻性較好，夾雜物的數量少，合金的純淨度也得到進一步改善。真空電弧熔鍊非常適合用於熔鍊特殊鋼、活潑的和難熔的金屬如鈦、鉬、鈮。

值得注意的是，國內外大多數高品質高溫合金和耐蝕合金等特種材料，並非是採用單獨一種工藝，而是透過雙聯或三聯的方法，即透過真空感應爐+ 電渣重熔爐（VIM+ESR）或真空感應爐+真空自耗爐（VIM+VAR）來生產，也有少量苛刻行業如軍工用品採用（VIM+ESR+VAR）進行生產。