CN104233091B - 一种中Mn高温电热合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电热合金材料，特别是一种中Mn高温电热合金及其制备方法。所述合金以铁铬铝合金为基础，添加Mn部分代替Cr，并添加La、Ce稀土元素，使得合金的高温强度提高。所述制备方法包括：冶炼、均匀化退火、锻造、热轧盘条、酸洗‑漂洗‑烘干、冷拔、酸洗‑漂洗‑烘干等工艺。本发明制备的材料成品具有优异的力学性能、较高的电阻率和抗氧化性，克服了现有技术中的不足，具有广阔的应用前景。

Description

一种中Mn高温电热合金及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种电热合金材料，特别是一种中Mn高温电热合金及其制备方法。

背景技术：

电热合金是将电能转化为热能的功能性材料。目前使用的电热合金有镍铬合金，其高温强度高，高温使用下不易变形，结构不易改变，塑性较好，易修复，其辐射率高，无磁性，耐腐蚀性强，使用寿命长等。但是由于采用较稀缺的镍金属材料制成，故该系列产品价格高昂。为降低成本，工业界大量采用铁基材料，典型的是铁铬铝合金。其使用温度高，抗氧化性能好、电阻率高，价格便宜等，但是随着使用温度升高，其强度显著降低，并且塑性增大，元件易变形。

发明内容：

为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种具有良好高温强度的中Mn高温电热合金及其制备方法。

一种中Mn高温电热合金，适用温度范围≤1350℃，其特征在于，所述合金的元素组成及其质量百分比为：C：≤0.003％、Si≤0.05％、Mn：5-8％、Cr：13-16％、Al：5-7％、La+Ce：0.1-0.3％、S≤0.01％、P≤0.01％，余量为铁和不可避免的杂质。

上述配方各合金元素的作用为：

控制C元素为超低碳，避免碳化物形成引起的晶界脆性；

Cr可以提高合金的电阻率，并提高合金的室温塑性；

采用Mn部分代替Cr，Mn能够显著改善合金的抗蠕变性能，价格低于Cr，并且Mn的强化效应较好，使得钢的抗高温强度提高，但是Mn的加入容易导致高温奥氏体的形成。因此，Mn的添加量需要使得合金在工作温度情况下不形成奥氏体。

Al可以显著提高合金的抗高温氧化性能，并且使得合金具有较高的电阻率。

La与Ce作为微量添加元素，可以提高高温强度和抗蠕变能力。

本发明的中Mn高温电热合金的制备方法包括如下步骤：

(1)采用500kg真空熔炼炉冶炼并浇铸成圆锭；

(2)在1150-1200℃保温10-12h均匀化退火；

(3)出炉立即锻造为Φ50mm的棒材后空冷；

(4)将锻造后棒材加热到1130-1150℃保温2-3h，出炉热轧为Φ5mm的盘条，终轧温度700-750℃，轧后空冷到室温；

(5)将热轧盘条在盐酸槽中酸洗，酸洗完后经过漂洗烘干并冷拔，道次变形小于10％，每道次间在800-850℃软化退火2h；

(6)将冷拔电热丝在甲酸中酸洗去除表面氧化膜，酸洗后漂洗烘干。

具体实施方式：

表1列举了在本发明成分范围内不同微小成分波动的三炉合金成分：

表1 实施例1-3的元素配比(wt％)

合金	C	Si	Mn	Cr	Al	La	Ce	S	P	Fe
											l	0.002	0.03	5	16	6	0.1	0.2	0.009	0.007	余量
2	0.002	0.03	7	14	6	0.12	0.14	0.008	0.010	余量
											3	0.002	0.03	8	13	6	0.15	0.14	0.010	0.008	余量

按照如下方法制备实施例1-3的合金成品：

(1)采用500kg真空熔炼炉冶炼并浇铸成圆锭；

(2)在1200℃保温12h均匀化退火；

(3)出炉立即锻造为Φ50mm的棒材后空冷；

(4)锻造后棒材加热到1150℃保温3h，出炉热轧为Φ5mm的盘条，终轧温度750℃，轧后空冷到室温；

(5)将热轧盘条在盐酸槽中酸洗，酸洗完后经过漂洗烘干并冷拔，道次变形8％，每道次间在850℃软化退火2h。

(6)将冷拔电热丝在甲酸中酸洗去除表面氧化膜，酸洗后漂洗烘干。

经过测试，上述三炉成分的中Mn高温电热合金丝性能参数如下，相比现有的0Cr21A16Nb电热合金，本发明具有优异的力学性能、较高的电阻率和抗氧化性，克服了现有技术中的不足，具有广阔的应用前景。

表2 室温电阻率(Ωmm²/m)

合金	1	2	3	0Cr21A16Nb
					电阻率	1.57	1.62	1.68	1.42

表3 抗拉强度(MPa)(800℃)

合金	1	2	3	0Cr21A16Nb
					抗拉强度	480	510	475	420

表4 抗氧化试验

合金	检测温度(℃)	快速寿命值(h)	延伸率(％)
				1	1350	72	14
2	1350	70	13
				3	1350	69	13
0Cr21A16Nb	1350	65	12

以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种中Mn高温电热合金，适用温度范围≤1350℃，其特征在于，所述合金的元素组成及其质量百分比为：C：≤0.003％、Si≤0.05％、Mn：5-8％、Cr：13-16％、Al：5-7％、La+Ce：0.1-0.3％、S≤0.01％、P≤0.01％，余量为铁和不可避免的杂质；所述中Mn高温电热合金制备方法包括如下步骤：(1)采用500kg真空熔炼炉冶炼并浇铸成圆锭；(2)在1150-1200℃保温10-12h均匀化退火；(3)出炉立即锻造为Φ50mm的棒材后空冷；(4)将锻造后棒材加热到1130-1150℃保温2-3h，出炉热轧为Φ5mm的盘条，终轧温度700-750℃，轧后空冷到室温；(5)将热轧盘条在盐酸槽中酸洗，酸洗完后经过漂洗烘干并冷拔，道次变形小于10％，每道次间在800-850℃软化退火2h；(6)将冷拔电热丝在甲酸中酸洗去除表面氧化膜，酸洗后漂洗烘干。