電渣重熔（Electroslag Remelting, ESR） 是一種先進的二次冶金工藝，廣泛應用于高性能合金（包括高溫合金）的制造過程中。該工藝對提高材料質量和性能具有重要作用，以下是電渣重熔的關鍵功能和工作原理：

電渣重熔的關鍵作用

1. 去除非金屬夾雜物和雜質

   • 在電渣重熔過程中，原料中的非金屬夾雜物（如氧化物和硫化物）會被熔渣捕獲，從而顯著提高合金的純凈度。

2. 改善成分均勻性

   • 電渣重熔通過熔融和再凝固過程，使合金中的成分均勻分布，有效減少元素偏析，尤其是對硫、磷等偏析敏感元素的控制效果顯著。

3. 細化微觀組織

   • 電渣重熔優化了凝固過程，形成細小均勻的晶粒組織。這種組織結構提升了材料的機械性能，包括強度和抗疲勞性能。

4. 提高材料致密性

   • 通過電渣重熔，可消除原料中的氣孔、疏松等缺陷，形成致密性更高的鑄錠，從而提高材料的耐腐蝕性和力學性能。

5. 增強高溫性能

   • 電渣重熔工藝顯著改善了高溫合金的蠕變強度、熱穩定性以及抗氧化性能，使其在極端環境下表現出優異的性能。

6. 提升加工性能

   • 經電渣重熔后的材料因雜質和缺陷減少，在后續的鍛造、軋制等加工過程中具有更好的加工性能。

電渣重熔的工作原理

1. 設備組成

   • 使用的電渣爐由可消耗電極（作為原料合金）、導電熔渣和水冷結晶器組成。

2. 電渣熔化

   • 通過電流加熱熔渣，使其達到高溫熔融狀態。電極逐漸熔化，液態金屬以液滴形式通過熔渣層。

   • 熔渣層能吸附雜質，起到凈化金屬液的作用。

3. 受控凝固

   • 凈化后的金屬液滴落入水冷結晶器中，逐層凝固形成高質量鑄錠。

   • 熔渣層還起到熱屏障作用，促進定向凝固，減少偏析。

電渣重熔的應用領域

由于其能顯著提高材料質量，電渣重熔廣泛應用于以下領域：

• 航空航天：渦輪葉片、盤件及其他關鍵部件。

• 能源：燃氣輪機和蒸汽輪機部件。

• 核工業：核反應堆高純度結構件。

• 醫療：手術工具和植入體。

• 模具制造：高性能模具和工具鋼。

總結來說，電渣重熔（ESR） 是制造高性能合金的重要工藝手段，其顯著提升了材料的純凈度、組織均勻性及機械性能，確保其能夠在航空、能源、醫療等領域發揮可靠作用。