[發(fā)明專利]可塑性好且長壽命的鐵鉻鋁合金

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210009146.3
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102517503A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣紅軍
• 申請（專利權(quán)）人: 丹陽市華龍?zhí)劁撚邢薰?/a>
• 主分類號: C22C38/28
• 分類號: C22C38/28
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金及其制作工藝，具體是一種可塑性好且長壽命的鐵鉻鋁合金。

背景技術(shù)

標(biāo)準(zhǔn)電熱合金的化學(xué)成分(GB/T1234-1995)

鐵鉻鋁合金是一種重要的電熱合金，由于成分中存在大量的Cr、Al，在高溫時，合金表面會形成致密的氧化膜，延長合金材料的使用壽命。高的鋁含量使合金具有高的電阻率，可有效地將電能轉(zhuǎn)換為熱能，節(jié)省電熱材料。另外，其優(yōu)良的高溫抗氧化性能及便宜的價格，更是為大量使用創(chuàng)造了條件。缺點是鐵索體合金存在低溫脆性、475℃脆性及高溫脆性。475℃脆性是由調(diào)幅分解產(chǎn)物富鉻α′相的析出引起的，與合金含鉻量密切相關(guān)。

選用1Cr13Al4合金為研究本體，通過鉻含量及熱處理條件的嚴(yán)格控制，可以避免475℃脆性和常溫脆性，其最大的缺點是具有明顯的高溫脆化傾向。究其原因，焊接時的高溫使焊縫和熱影響區(qū)晶粒粗化，致使合金脆化，最終導(dǎo)致電熱元件使用壽命縮短。因此，如何改善鐵鉻鋁合金的可塑性、增加其使用壽命，一直是該研究領(lǐng)域的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種成本較低廉的可塑性好且長壽命的鐵鉻鋁合金。

為了解決上述技術(shù)問題，在標(biāo)準(zhǔn)1Cr13Al4化學(xué)成分的基礎(chǔ)上加以調(diào)整元素含量，并聯(lián)合添加了少量的Ti和V，現(xiàn)包括(以重量百分比計)：

鉻：13.5-14.5％，

鋁：3.5-4.5％，

碳：≤0.03％，

硅：＜0.24％，

鈦：0.3-0.5％，

釩：0.25-0.35％，

鐵：余量。

作為優(yōu)化的方案，所述碳的重量百分比含量≤0.01％。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明控制合金中的碳含量：FeCrAl合金的平均晶粒尺寸隨溫度升高而增長，晶粒長大后通過損害晶粒間的協(xié)調(diào)變形能力降低合金的均勻應(yīng)變，高溫加熱后的碳原子在冷卻過程的偏聚和析出使晶粒喪失變形能力。因此，合金的碳含量在很大程度上影響高溫脆化，對鐵鉻鋁合金的抗氧化性也起到有害的作用。研究表明：降低合金中碳含量使C≤0.01％，可基本上避免有害碳化物和氮化物的形成，從而顯著地改善合金的塑性。在經(jīng)濟(jì)上可行的情況下，含碳量越低越好。技術(shù)上可采用真空精煉方法可以實現(xiàn)這個目標(biāo)。

(2)本發(fā)明的鋁鉻含量配比合理：鐵鉻鋁系合金在高溫時，表面形成致密的氧化鋁氧化膜，可減少合金的氧化。合金的氧化速度隨鋁鉻含量的增加而下降，但塑性隨鋁鉻含量的增加而惡化。由于提高合金的抗氧化性能同提高合金的最高使用溫度的一致性，鋁的作用更顯得更為重要。所以合理的鋁鉻含量配比顯得尤為重要。

(3)本發(fā)明的硅含量的限度：硅不僅能提高抗氧化性能，也具有良好的抗?jié)B碳能力，但含硅量必須限制在0.5％以下，因為過量的硅能顯著降低合金的塑性。

(4)摻雜Ti元素的優(yōu)勢：鐵鉻鋁合金在高溫高純氮低露點的氣氛下會發(fā)生氮化反應(yīng)，使其不能發(fā)揮它使用溫度高的優(yōu)勢。而向合金中加入元素鈦可以顯著改善其抗?jié)B氮能力。添加的鈦擴(kuò)散至合金絲表面形成致密的氧化鈦層，保護(hù)合金不被氮繼續(xù)滲入，從而增加了合金的抗?jié)B氮能力。另外，有研究表明：適量的鈦有利于細(xì)化合金的晶粒，對室溫抗拉強(qiáng)度也有一定的提高作用。

(5)添加釩元素的優(yōu)勢：釩元素是合金中的“維生素”，加入0.25-0.35％的釩可細(xì)化合金的組織品粒，提高晶粒粗化溫度，從而降低合金的過熱敏感性。釩屬于高熔點金屬，高熔點金屬的添加可以大大提高電熱合金的工作溫度，而且與硅形成的硅化物具有較高的硬度及化學(xué)穩(wěn)定性。值得注意的是，高熔點金屬在大氣中極易氧化，必須在保護(hù)氣氛中、真空中才可以正常使用。

具體實施方式

實施例1

本實施例的可塑性好且長壽命的鐵鉻鋁合金包括(以重量百分比計)：

鉻：13.6％，

鋁：4.0％，

碳：0.01％，

硅：0.23％，

鈦：0.45％，

釩：0.30％，

鐵：余量。

所述鐵鉻鋁合金的冶煉工藝：真空感應(yīng)爐冶煉----電渣重熔---熱軋開坯---冷軋---退火處理。

實施例2

本實施例的可塑性好且長壽命的鐵鉻鋁合金包括(以重量百分比計)：鉻：14％，鋁：4.5％，碳：≤0.02％，硅：＜0.2％，鈦：0.30％，釩：0.25％，鐵：余量。

實施例3