大型N08120镍基合金铸锭的凝固组织及偏析倾向分析

刘煜; 张晓慢; 徐文亮

doi:10.20057/j.1003-8620.N250610

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大型N08120镍基合金铸锭的凝固组织及偏析倾向分析

冶炼与凝固 | 更新时间：2026-07-14

- 大型N08120镍基合金铸锭的凝固组织及偏析倾向分析
- Analysis of Solidification Microstructure and Segregation Tendency of Large N08120 Nickel-Based Alloy Ingot
- 特殊钢 2026年47卷第4期页码：67-73
- 作者机构：
  
  核电关键材料全国重点实验室，宝武特种冶金有限公司，上海 200940
- 作者简介：
  
  刘煜(1993—)，男，博士，高级工程师；E-mail：frodoliu@baosteel.com
- 基金信息：
  
  上海市“启明星”扬帆专项(24YF2700200)
- DOI：10.20057/j.1003-8620.N250610
  中图分类号： TG27
- 收稿：2025-12-23，
  
  修回：2026-02-10，
  
  录用：2026-02-11，
  
  纸质出版：2026-07-30
- 稿件说明：
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刘煜,张晓慢,徐文亮.大型N08120镍基合金铸锭的凝固组织及偏析倾向分析[J].特殊钢,2026,47(04):67-73.

Liu Yu,Zhang Xiaoman,Xu Wenliang.Analysis of Solidification Microstructure and Segregation Tendency of Large N08120 Nickel-Based Alloy Ingot[J].Special Steel,2026,47(04):67-73.
刘煜,张晓慢,徐文亮.大型N08120镍基合金铸锭的凝固组织及偏析倾向分析[J].特殊钢,2026,47(04):67-73. DOI： 10.20057/j.1003-8620.N250610.

Liu Yu,Zhang Xiaoman,Xu Wenliang.Analysis of Solidification Microstructure and Segregation Tendency of Large N08120 Nickel-Based Alloy Ingot[J].Special Steel,2026,47(04):67-73. DOI： 10.20057/j.1003-8620.N250610.

摘要

高端装备的大型化需求对镍基耐蚀合金大型铸锭的组织及偏析控制提出更为严苛的要求。本研究针对N08120合金20 t扁锭，利用金相显微镜、扫描电镜及电子探针等测试方法，开展了铸锭凝固组织及成分偏析倾向的分析，以期为工业生产评估大型镍基合金铸锭凝固质量，制定均匀化热处理工艺等提供指导。结果表明，铸锭细晶区和柱状晶区厚度分别约为5、116 mm，铸锭沿厚度方向无明显宏观成分偏析。从铸锭表层向铸锭中心过渡，枝晶形貌和二次枝晶臂间距（SDAS）均有显著变化，表层枝晶更为细小，柱状晶区枝晶干长度增加且有一定方向性，而中心等轴晶区枝晶粗大并失去方向性，SDAS从96 μm单调增至383 μm。枝晶间Cr、Nb、Mo为正偏析元素，C为负偏析元素，Ni和Fe无明显偏析倾向，偏析程度随位置从表层向铸锭心部逐渐增加，Nb的偏析会导致含Nb第二相析出。

Abstract

The demand for large-scale high-end equipment has imposed more stringent requirements on the microstructure and segregation control of large ingots of nickel-based corrosion-resistant alloys. In this paper， for a 20-ton flat ingot of N08120 alloy， testing methods such as metallographic microscope， scanning electron microscope and electron probe micro-analysis were used to analyze the solidification structure and composition segregation tendency of the ingot， aiming to provide guidance for evaluating the solidification quality of large nickel-based alloy ingots in industrial production and formulating homogenization heat treatment processes. The results showed that the thicknesses of the fine-grained zone and the columnar grain zone of the ingot were approximately 5 mm and 116 mm， respectively， and there was no significant macroscopic compositional segregation along the thickness direction of the ingot. From the surface to the center of the ingot， there were significant changes in both the dendrite morphology and the secondary dendrite arm spacing （SDAS）. The dendrites in the surface layer were finer， the dendrite trunk length in the columnar grain zone increased and exhibited a certain degree of orientation， while the dendrites in the central equiaxed grain zone were coarse and lost their orientation. And the SDAS increased monotonically from 96 μm to 383 μm. Among the elements， Cr， Nb， and Mo in the interdendritic regions were positive segregation elements， C was negative segregation element， and Ni and Fe showed no obvious segregation tendency. The degree of segregation gradually increased from the surface layer to the center of the ingot， and the segregation of Nb leads to the precipitation of Nb-containing second phases.

关键词

Keywords

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