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简介
用于制造电热元件的合金材料。当电流通过合金元件时,产生焦耳效应,将电能转变成热能。电热合金产品一般制成细的丝材(电热丝)、圆线材、扁带材(电阻带),在特殊要求下也可制成管材和铸件。
一般具有电阻率大、耐热疲劳、抗腐蚀和高温形状稳定性好等特点。它可有效地将电能转化为热能。
电热合金在高温时表面形成致密的氧化膜,故有良好的抗氧化性能。
分类
它分为Ni-Cr-(Fe)型和Ni-Cr-Al型两类。
(1)Ni-Cr-(Fe)型合金以镍(或铁)为基,一般含15%~30%Cr,29%~80%Ni,呈奥氏体组织,普遍使用的20Cr-80Ni合金的使用温度为1100℃。
(2)Fe-Cr-Al型合金以铁为基,一般含12%~30%Cr,4%~8%Al,余为Fe,呈铁素体组织。如17Cr-5A1-Fe,25Cr-5Al-Fe,28Cr-8Al-1Ti-Fe合金,使用温度依次可达1050℃、1200℃和1300℃。
电热合金性能要求
1在高温下应有良好的抗氧化性(或抗介质气氛侵蚀性)及足够的抗蠕变性能。2应有较高的电阻率,电阻率温度系数尽可能低,可以承受较大的电流。3应有良好的冶金生产工艺性能和制造加工性能。
1906年,英国马什(A.L.Marsh)研制成镍铬电热合金Cr20Ni80,美国隆斯伯里(F.B.Lounsberry)于1929年、苏联科尔尼洛夫(И.И.корнилов)等于 1934年先后研究铁中加入Al2~6%、Cr7~13%的 Fe-Cr-Al合金的物理性能。在此基础上,制成Fe-Cr-Al型电热合金。中国于1949年制成上述两种电热合金。70年代,各国生产和应用电热合金的牌号约30余种,但生产量较大、用途较广的只有少数几种牌号。
电热合金类型
Ni-Cr-(Fe)型电热合金 这类合金以镍或铁为基体,一般含Cr15~31%,含Ni29~80%,呈奥氏体组织。例如Cr20Ni30、Cr20Ni80、Cr30Ni70等,使用温度依次可达 950、1100、1200℃。合金中如加入微量Ca、Ce、Zr、Ti和Si等元素可改善性能。这类合金的特点是以氧化铬(Cr2O3)构成表面保护膜,耐蚀性强,高温强度高,成型加工和焊接性能好。缺点是价格高,并且不宜在含硫气氛中使用。
Fe-Cr-Al型电热合金 这类合金以铁为基体,含Cr12~30%,Al4~8%,Cr与Al的适当配比以及添加微量的 La、Ce、Y等元素,可获得高性能的电热合金。例如Cr17Al5、Cr25Al5、Cr28Al8Ti等,使用温度依次可达1050、1200、1300℃。这类合金为铁素体组织,在450℃和700℃左右分别有脆化区,在高温下长期使用,晶粒容易粗化,因而高温抗蠕变性能和室温韧性较低,但电阻率高,抗氧化性良好,且价格便宜,因而应用广泛。