真空熔化分級

　　根據(jù)加熱源的不同，真空熔煉可分為真空感應熔煉、真空電弧熔煉和電子束熔煉三種。

　　真空感應熔煉

　　將金屬裝料放在置于線圈中的坩堝中。當線圈接交流電源時，線圈中間產(chǎn)生交變磁場，電荷中產(chǎn)生感應電勢。由于金屬爐料本身形成閉合回路，在爐料中產(chǎn)生感應電流，即渦電流，爐料被渦電流加熱熔化。利用這一原理的熔煉方法稱為感應熔煉。真空條件下的感應熔煉是真空感應熔煉。真空感應熔煉可以嚴格控制合金中鋁、鈦等活性元素的含量，并能有效去除合金中的氣體、非金屬夾雜物和有色金屬雜質，從而提高合金的純度。然而，真空感應熔煉具有熔融金屬被坩堝耐火材料污染的問題，并且通常使用錠模鑄造， 鑄錠的晶體結構與普通熔煉鑄錠相比沒有改善。真空感應熔煉主要用于熔煉高溫合金、精密合金和特殊鋼材料。其主要產(chǎn)品是鑄錠、精密鑄件和雙熔煉用電極基材。

　　真空電弧熔煉

　　一種在真空條件下利用電弧加熱熔煉金屬的熔煉方法。這種熔煉方法使用的電極有兩種:自耗電極和非自耗電極。自耗電極由待熔煉的材料(即爐料)制成，在熔煉過程中逐漸消耗；非自耗電極由鎢等高熔點材料制成，在爐料熔煉過程中基本不消耗。自耗電極真空電弧爐稱為自耗電極電弧爐，或簡稱自耗電極爐；非自耗電極真空電弧爐稱為非自耗電極電弧爐，簡稱非自耗電極電弧爐。非自耗電極熔化很少使用， 但自耗電極熔煉已廣泛應用于生產(chǎn)實踐，并已成為二次重熔的主要手段之一。真空電弧熔煉的坩堝一般用銅制成，外部用水冷卻，稱為水冷銅結晶器。熔煉時，可將自耗電極(待熔煉的材料)連接到負極，水冷銅結晶器連接到正極。通電后，兩電極之間產(chǎn)生電弧放電，將電能轉化為熱能，產(chǎn)生高溫熔化材料。在熔煉過程中，液態(tài)金屬液滴通過高溫電弧區(qū)后落入金屬熔池，在水冷銅結晶器中凝固成錠。通過液態(tài)金屬和氣體之間以及熔池中的一系列物理和化學反應， 金屬的純度得到提高，其晶體結構和性能得到改善。真空電弧熔煉不受大氣、耐火材料和模具的污染；可去除鋼鐵及合金中的氣體和有害金屬雜質；在熔煉過程中，一些夾雜物也能上浮去除，改善了夾雜物在合金中的分布和形態(tài)。水冷銅結晶器鑄錠的鑄態(tài)組織優(yōu)于普通鑄錠。但真空電弧熔煉需要預制電極，鑄錠表面較差。真空電弧熔煉可用于熔煉鈦、鋯、鎢、鉬等活性金屬，難熔金屬及其合金，也可用于熔煉高溫合金和特殊用途的鋼及合金。

　　電子束熔煉

　　在高真空環(huán)境下，陰極材料(通常是鎢等難熔金屬)被加熱到高溫，然后在高壓直流電的作用下發(fā)射出電子，這些電子被磁透鏡聚集成電子束，在陽極的加速下高速射向陽極(熔化的材料制成電極相當于陽極)。當高速電子束與電極表面碰撞時，動能轉化的熱能將熔化熔融材料。它不僅能熔化焊條，還能利用部分能量加熱金屬表面，使熔池保持必要的溫度和時間， 有利于金屬精煉。熔融金屬在水冷結晶器中凝固成錠。電子束熔煉也叫電子轟擊爐熔煉。電子束熔煉具有突出的優(yōu)點:工作真空高(約10-10-Pa)，非常有利于去除氣體、非金屬夾雜物和金屬雜質；熔化溫度高，冶金反應充分，可熔化任何難熔金屬；水冷結晶器中金屬液滴的濃度可以有效控制熔池的溫度和凝結速度，有利于獲得良好的金屬錠微觀組織。電子束熔煉的應用已經(jīng)從難熔金屬擴展到超級合金、精密合金， 半導體材料和一些特殊用途的鋼材。只是由于其設備結構復雜，建設投資昂貴，限制了其發(fā)展規(guī)模。