K4169铸造高温合金与美国Inconel718合金成分基本相同，是以体心四方γ相和面心立方γ相沉淀强化的镍-铁基高温合金，在700℃以下有良好的综合性能，广泛用于制造航空发动机、燃气轮机、涡轮盘和叶片等高温合金结构铸件。近年来，随着航空航天工业的飞速发展，对合金提出了更高的要求，以期望能够在更高温度下稳定工作。然而，杂质元素硫对K4169合金的组织和力学性能产生很大影响。为了提高合金的使用性能，本文研究了硫元素对K4169合金组织性能的影响以及冶金脱硫的机理。
　　首先利用光学显微镜观察不同硫含量合金的金相组织，分析硫含量对K4169合金枝晶组织的影响。发现K4169合金基体组织均呈枝晶状结构，随着硫含量增加，枝晶组织越来越发达，枝晶间距明显变大，枝晶间析出相数量逐渐增多;经1095℃×1.5h，空冷+955℃×1h，空冷+720℃×8h，炉冷至620℃(55℃/h)+620℃×8h空冷的标准热处理后，合金枝晶间析出物减少，枝晶中一次枝晶臂变粗，二次枝晶臂变粗变短。利用扫描电镜观察合金析出相的形貌、数量、分布及成分，获得了硫含量对K4169合金析出相及成分偏析的影响。发现铸态K4169合金中存在筛网状的Laves脆性相，经过标准热处理后Laves相基本消失。虽然硫含量的变化对合金中存在的显微疏松和碳化物影响不大，但硫含量的增加促进了合金中元素的偏析程度，尤其以Nb、Ti元素最为明显。不同硫含量的铸态合金试样中，各元素偏析程度大小比较为:Nb＞Ti＞Mo＞Fe＞Cr＞Al。与铸态合金相比，热处理后各元素的偏析程度有所降低。采用力学性能测试手段研究分析了硫含量对K4169合金力学性能的影响，发现在低于45ppm含量范围内，随着硫含量增加，K4169合金的室温拉伸强度变化不大，但合金的韧性显著降低。与室温拉伸性能相比，杂质硫元素对合金的高温持久性能影响更加明显。在650℃/620MPa条件下对不同硫含量合金持久性能的测试，发现随着硫含量的增加，合金的高温持久寿命和延伸率均显著降低，并且当硫含量超过30ppm时，合金的持久性能出现了较大波动。利用SEM、TEM等检测手段对合金中析出的碳化物、硫化物进行了鉴定，发现在硫含量为30ppm和45ppm的合金中有硫化物Nb2SC析出，但在15ppm和6ppm的合金中未发现有硫化物的析出。硫作为有害的杂质元素，促进了合金元素的偏析;硫偏析于枝晶间和晶界，促进有害相M2SC形成，降低了合金晶体界面间的结合强度，从而降低了合金的力学性能，尤其是高温持久性能。因此，为了提高合金的综合力学性能，在实际生产中要严格控制合金中杂质硫的含量，建议将合金中硫含量控制在15ppm以下，而且越低越好。
　　真空感应熔炼高温合金坩埚脱硫是一种非常重要的手段，本文分析了常规MgO材质坩埚和热力学稳定的CaO材质坩埚熔炼Ni-Cr-Fe-Nb熔体脱硫行为。实验表明，CaO材质坩埚具有优异的脱硫能力，主要原因在于精炼期熔体中Al与CaO坩埚存在如下脱硫反应:3(CaO)+2[Al]+3[S]=3(CaS)+Al2O3(s);通过分析熔炼后的CaO坩埚内壁发现脱硫产物为CaS，CaS层在坩埚内壁富集厚度约为20μm。此外，实验结果还显示CaO坩埚较MgO坩埚的脱硫能力更好，这是由于CaO坩埚与Al2O3形成3CaO·Al2O3熔点低，在熔炼温度下为液态渣，脱硫产物CaS容易扩散进入3CaO·Al2O3中，因此有很强的脱硫能力;而MgO与Al2O3形成固态尖晶石MgO·Al2O3熔点较高，在熔炼温度下为固态，渣脱硫能力相对较低。通过CaO坩埚真空感应熔炼K4169合金，可以将合金中硫含量控制在5ppm以下，这为提高合金性能奠定了良好的基础。