[發明專利]韌性鐵-鉻-鋁鐵素體電熱合金的生產方法

有效

• 申請號: 200810020087.3
• 申請日: 2008-03-19
• 公開（公告）號: CN101538675A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 翟世先;徐華;翟海平;翟華平;翟玉亭
• 申請（專利權）人: 江蘇星火特鋼有限公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04
• 代理公司: 泰州地益專利事務所
• 代理人: 王楚云

技術領域

本發明涉及金屬功能材料，具體地說，涉及一種具有優良韌性的鐵-鉻-鋁鐵素體電熱合金。?

背景技術

近來年稀有金屬鎳的價格飛漲，使奧氏體不銹鋼價格翻番，鎳基奧氏體不銹鋼的應用受到嚴重影響，而鐵素體、馬體系不銹鋼使用范圍進一步擴大，高鉻(25-31％)鐵素體不銹鋼，不僅有優良的耐蝕性能，且極好的耐應力腐蝕、耐縫隙腐蝕、耐孔蝕能力，可代替昂貴的鎳基和鈦等高級耐蝕合金材料。高鉻鐵素體不銹鋼的耐蝕性雖優良，但嚴重的脆性阻礙其被廣泛選用。含鋁的高鉻(21-27％)鐵素體合金，又稱鐵鉻鋁合金，是大量應用的電爐絲材料。其比鎳鉻電爐絲使用溫度高300℃，但由于脆性嚴重影響使用壽命。據統計，我國年電熱合金產量約萬噸，次于瑞典居世界第二位。其中，鎳鉻合金僅占8％左右。鐵鉻鋁合金占90％以上，而瑞典、美國、日本、俄羅斯等國均以鎳鉻合金為主。鐵鉻鋁電熱合金比鎳鉻合金有一系列優點，如允許使用溫度高、電阻率高、易于熱冷加工等，但它有致命的弱點，即脆，特別是高溫使用后變脆。其不僅限制了使用范圍，也嚴重地縮短了使用壽命。所以，如能開發出韌性的，或至少高溫用后不嚴重變脆的鐵鉻鋁電熱合金絲將有重大意義。?

現有的鐵鉻鋁電爐絲的含碳量較高，在高溫使用后，隨爐冷卻過程中，M₂₃C₆?的析出是不可避免的，特別當爐絲在高溫長期使用后，晶粒長得很粗大，晶界數量相對減少，在整個晶界上布滿了網狀M₂₃C₆，變脆程度更加嚴重。?

發明內容

本發明的目的是提供一種韌性鐵-鉻-鋁鐵素體電熱合金的生產方法，其生產的產品不僅具有優異耐蝕性能，還具有良好的韌性，應用于電爐絲材料，其比鎳鉻電爐絲成本低、使用溫度高300℃，其使用壽命長。?

本發明提供的韌性鐵-鉻-鋁鐵素體電熱合金的生產方法：?

1)原材料的選擇：?

所用的純Fe、金屬Cr，純Fe中碳的質量百分比控制在0.02以下，純鐵表面的氧化皮不做任何處理；?

2)工藝過程：?

a、真空熔煉：在真空下熔煉純Fe、金屬Cr、Al，不加保護性氣氛，溶化期真空度控制在20-40Pa；?

b、高溫真空精煉：采用高溫、高真空的精煉制度，鋼液在1620-1670℃，1-5Pa的真空下，精煉15-20分鐘，當真空度至20000-25000Pa時開始吹氧脫碳，當鋼液中碳的含量降至0.03％-0.05％時停止吹氧，進行高真空沸騰，即在高真空下脫碳和高真空下脫氮，真空度不大于100Pa時，沸騰時間≥20分鐘，鋼包底部氣體攪拌強度≥13L/(min.t)；?

c、還原造渣：加入硅鐵，同時加入石灰、螢石料(加入的石灰、螢石的重量為螢石：7kg/t，石灰：25kg/t)造渣，還原時間10-15分鐘，底吹攪拌強度大于10L/(min.t)，真空度≤500Pa；?

d、降溫凝固：停電降溫至1450-1480℃，使鋼液凝固；?

e、升溫脫氧：再升溫至1520-1550℃，在氬氣保護性氣氛下，加入鋁深脫氧(Al加入量2.5kg/t)，攪拌強度大于10L/(min.t)，真空度≤500Pa，脫氧時間5-10分鐘；?

f、調質并均勻化：合金微調，成分均勻時間5-10分鐘；?

g、澆錠：最后將溫度升至1570-1590℃，控制澆錠。?

所述的韌性鐵-鉻-鋁鐵素體電熱合金，其化學成份質量百分比為：C≤0.01，N≤0.05，Si≤0.1，Mn≤0.08，Cr21.5-31，Al3.0-6.0，P≤0.030，S≤0.030，余量為Fe及不可避免的雜質。?

所述的韌性鐵-鉻-鋁鐵素體電熱合金，它還含Mo或Nb，其質量百分比為：0-0.22。?

本發明的設計思路是降碳、氮，保證必要的鉻、鋁含量，以確保其耐腐蝕性能和韌性；以穩定組織和改善性能；進行成分設計，并逐步優化成分。?

影響高鉻鐵素體合金脆性的因素：?

1、韌脆轉變溫度：高鉻鐵素體合金在較高溫度時，韌性很好；當溫度降至某一溫度以下時，韌性突然降得很低、很脆。該臨界溫度被稱為韌脆轉變溫度。一般純度的高鉻鐵素體不銹鋼韌脆轉變溫度在60-80℃左右。大多數高鉻鐵素體合金設備的使用溫度以下，所以限制了其使用。?