电热合金
电热合金
常用的电热合金材料有镍铬合金和铁铬铝合金。
1、镍格合金
是用作电热元件的最好材料。它具有高的电阻率和较小的电阻温度系数，所以当炉温升高时电功率稳定。镍铬合金在高温下不易氧化，这是因为在加热时表面生成一层墨绿色的氧化铬(0203)薄膜，防止了电热元件的进一步氧化。镍铬合金的高温强度比较高，冷却后无脆性；同时塑性大，可拉成细丝，易于加工，焊接性能良好。
2、铁格铝合金
2、铁格铝合金
熔点比镍铬合金高，电阻率也比镍铬合金大。高温时易与耐火砖的Si02和Fe203作用，最好采用高铝制品。铁铬铝的热膨胀系数比较大，加热到高温往往伸长弯曲。冷加工性能较差，但经低温（约300℃左右）加热后，其冲击韧度急剧增大，使加工和成形变得容易，经高温使用后，晶粒长大变脆，在重新焊接和移动时容易折断，因此，不宜用在有振动和冲击的部位。但是铁铬铝合金的密度小，用料省；又不用镍，价格也比较低廉。
若往铁铬铝内添加一定数量的稀有或稀土元素，可以提高合金的抗氧化性，改善加工脆性，防止高温脆化及晶粒长大，而且在各种气氛(特别是CO和N2)中，有很强的抵抗能力。因此，可用作多用可控气氛炉和无罐滲碳炉等的抗渗碳合金元件，如 Cr23Al6Y、Cr23Al6CoZr 和 Crl3Al6Mo2R。
表1电热合金的化学成分（质量分数KGB1234—85)
注：为了改善合金性能，允许在合金中添加适量的钛、钴及稀土等合金元素。
表2电热合金的电阻率(GB1234—85)
表3电热合金的物理性能(GB1234—85)
表1电热合金的化学成分（质量分数KGB1234—85)
|
序 号 |
合金牌号 | 化学成分(质量分数）（％) | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | P | S | Mn | Si | Cr | Ni | Al | Mo | Nb | Fe | ||
| 不大于 | ||||||||||||
| 1 | Crl5Ni60 | 0.08 | 0.020 | 0.015 | 0- 60 | 0.75? 1.60 | 15.0? 18.0 | 55.0? 61.0 | ≤0.50 | — | — | 余 |
| 2 | Cr20Ni80 | 0.08 | 0.020 | 0.015 | 0.60 | 0.75 ? 1.60 | 20.0? 23.0 | 余 | ≤0.50 | — | 一 | ≤1.0 |
| 3 | Cr30Ni70 | 0.08 | 0.020 | 0.015 | 0.60 | 0.75 ? 1.60 | 28.0 ? 31.0 | 余 | ≤0.50 | — | — | ≤1.0 |
| 4 | lCrl3Al4 | 0.12 | 0.025 | 0.025 | 0.70 | ≤1.00 | 12.0? 15.0 | ≤0.60 | 4.0?6.0 | — | — | 余 |
| 5 | 0Crl3Al6Mo2 | 0.06 | 0.025 | 0.025 | 0.70 | ≤1.00 | 12.5? 14.0 | ≤0.60 | 5.0?7.0 | 1.5? 2.5 | — | 余 |
| 6 | OCr25Al5 | 0.06 | 0.025 | 0.025 | 0.70 | ≤0.60 | 23.0 — 26.0 | ≤0.60 | 4.5 ?6.5 | — | — | 余 |
| 7 | OCr21Al6Nb | 0.05 | 0.025 | 0.025 | 0.70 | ≤0.60 | 21.0 ? 23.0 | ≤0.60 | 5.0?7.0 | — | 参考加入量0.5 | 余 |
| 8 | OCr27Al7Mo2 | 0.05 | 0. 025 | 0.025 | 0.20 | ≤0.40 | 26.5? 27.8 | ≤0.60 | 6.0?7.0 | 1.8?2.2 | _ | 余 |
表2电热合金的电阻率(GB1234—85)
| 序号 | 合金牌号 | 冷拉丝材 | 冷轧带材 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 直径/mm | 20℃电阻率/ Ω·mm2·m-1 | 厚度/mm | 20℃电阻率/ Ω•mm2•m-1 | |||||||
| 1 | Crl5Ni60 |
0.20?0.50 >0.50 |
1.12±0.05 1.15±0.05 |
≤0.80 >0.80?3.00 >3.00 |
1.11±0.05 1.14±0.05 1.15±0.05 |
|||||
| 2 | Cr20Ni80 |
0. 20?0. 50 >0.50?3. 00 >3. 00 |
1.09±0.05 1.13±0.05 1.14±0.05 |
≤0. 80 >0.80?3.00 >3.00 |
1.09±0.05 1.13±0.05 1.14±0.05 |
|||||
| 3 | Cr30Ni70 |
0.20?0.50 >0.50 |
1.18±0.05 1.20±0.05 |
<0.80 >0.80?3.00 >3.00 |
1.18±0.05 1.19±0.05 1.20±0.05 |
|||||
|
4 5 6 7 |
1Cr13Al4 0Crl3Al6Mo2 0O25Al5 0Cr2lAl6Nb |
0.20?7.50 |
1.25±0.08 1.41±0.07 1.2±0.07 1.45±0.07 |
0. 20?3.50 |
1.25±0.08 1.41±0.07 1.42±0.07 1.45±0.07 |
|||||
| 8 | 0Cr27Al7Mo2 | 0.50?7.50 | 1.53±0.07 | 1.53±0.07 | ||||||
表3电热合金的物理性能(GB1234—85)
| 性能名称 | Crl5Ni60 | Cr20Ni80 | Cr30Ni70 | 1CH3A14 | 0Crl3Al6 - Mo2 | OCr25Al5 |
0O21A16 -Nb |
0Cr27Ai7 -Mo2 |
||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
工 艺 性 能 |
伸长率δ5(%)不小于 反复弯曲次数不小于 |
20 — |
20 — |
20 | 16 | 12 | 12 | 12 | 10 | |
| — | 3 | 5 | 5 | 5 | ||||||
|
快速 寿命 试验 |
试验温度/℃ |
1120 ≥100 |
1170 ≥100 |
1250 ≥50 |
1250 | 1250 | 1350 | 1350 | ||
| ≥100 | ≥100 | ≥50 | ≥50 | |||||||
|
主 要 物 理 性 能 参 辱 数 值 |
寿命值/h | 1150 | 1200 | 1250 | 950 | 1250 | 1250 | 1350 | 1400 | |
|
元件最髙使用温度/℃ |
1390 | 1400 | 1380 | 1450 | 1500 | 1500 | 1510 | 1520 | ||
| 密度/g•cm-3 | 8.2 | 8.4 | 8.1 | 7.4 | 7.2 | 7.1 | 7.1 | 7.1 | ||
| 比热/J•(g•C) -1 | 0.461 | 0.440 | 0.461 | 0.490 | 0.494 | 0.494 | 0.494 | 0.494 | ||
| 平均线膨胀系数/2×10-6℃-1（20?1000℃) | 13.0 | 14.0 | 17.1 | 15.4 | 15.6 | 16.0 | 16.0 | 16.0 | ||
| 热导率/W.(m.K) -1 | 12.56 | 16.75 | 12.56 | 14.65 | 13.61 | 12.79 | 12.79 | 12.56 | ||
| 组织 | 奥氏体 | 奥氏体 | 奥氏体 | 铁素体 | 铁素体 | 铁素体 | 铁素体 | 铁素体 | ||
| 磁性 | 非破性 | 非磁性 | 非磁性 | 磁性 | 磁性 | 磁性 | 磁性 | 磁性 | ||
| 特点和用途 | 高温机械性能很好，用后不变脆，但易被炉中的硫和碳氢气体腐蚀。适于在氧化及含氮气氛的低温、中温移动式电炉中作电加热元件 | 抗氧化性能比镍铬合金好，电阻率比镍铬合金高；密度较小，用料省；不用镍，价廉，但在高温下性脆，机械强度低，适于在氧化及含硫气氛的固定式低温、中温和高温电炉中作电加热元件 | ||||||||
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