CN109321783A - 一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝及其制备方法,加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝按质量分数包括以下成分:C:0.08‑0.14%、Mn:0.35‑0.55%、Si:0.8‑1.2%、Cr:18.2‑19.6%、Al:0.5‑0.8%、Fe:0.2‑0.4%、Zr:0.15‑0.25%、Nd:0.04‑0.08%、Ce:0.06‑0.12%,余量为Ni及不可避免的杂质。本发明提出了一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝及其制备方法,得到的电热合金丝电阻率大,耐腐蚀性好,使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及合金技术领域,尤其涉及一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝及其制备方法。
背景技术
电热合金材料是利用物质的电阻特性制造发热体的电阻合金。目前电热合金主要有两大类:一类是铁素体组织的铁铬铝合金;另一类是奥氏体组织的镍铬合金。这两类合金由于组织结构不同,在性能上也不尽相同。但作为电热材料,它们都各自具备较多的优点,在机械、冶金、电子、化工等领域得到广泛的使用,并在国民经济中占有重要地位。现有加热瓦用镍铬电热合金丝的电阻率、耐腐蚀性以及使用寿命还有待提高。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝及其制备方法,得到的电热合金丝电阻率大,耐腐蚀性好,使用寿命长。
本发明提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝,其按质量分数包括以下成分:C:0.08-0.14%、Mn:0.35-0.55%、Si:0.8-1.2%、Cr:18.2-19.6%、Al:0.5-0.8%、Fe:0.2-0.4%、Zr:0.15-0.25%、Nd:0.04-0.08%、Ce:0.06-0.12%,余量为Ni及不可避免的杂质。
具体实施方式中,C的质量分数还可以为0.09%、0.1%、0.11%、0.12%、0.13%,Mn的质量分数还可以为0.38%、0.42%、0.45%、0.48%、0.5%、0.53%,Si的质量分数还可以为0.85%、0.9%、0.95%、1%、1.1%、1.15%,Cr的质量分数还可以为18.5%、18.8%、19%、19.2%、19.5%,Al的质量分数还可以为0.55%、0.6%、0.65%、0.7%、0.75%,Fe的质量分数还可以为0.24%、0.28%、0.32%、0.35%、0.38%,Zr的质量分数还可以为0.18%、0.2%、0.22%、0.24%,Nd的质量分数还可以为0.05%、0.06%、0.07%,Ce的质量分数还可以为0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.11%,余量为Ni及不可避免的杂质。
优选地,Mn、Fe、Zr之间满足以下关系式:0.8%≤WMn+WFe+WZr≤1%;其中,WMn、WFe、WZr分别为Mn、Fe、Zr的质量分数。
优选地,Nd、Ce之间满足以下关系式:0.12%≤WNd+WCe≤0.18%;其中,WNd、WCe分别为Nd、Ce的质量分数。
本发明还提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝的制备方法,包括以下步骤:
S1、熔炼:按成分进行配料,然后在氩气氛围中熔炼,除杂后浇注成型,得到铸锭;
S2、均匀化退火:将铸锭置于880-920℃热处理炉中保温9-10h,然后随炉冷却,得到物料A;
S3、热轧盘条:将物料A进行热轧盘条,得到物料B;
S4、固溶处理:将物料B置于1020-1040℃固溶60-80min,然后升温至1110-1120℃,固溶30-40min,得到物料C;
S5、时效处理:将物料C置于620-640℃时效5-6h,然后升温至720-730℃时效2-3h,得到物料D;
S6、拉丝处理:将物料D经三道次拉丝,得到加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝。
优选地,S1中,熔炼过程中还包括脱氧和去硫处理。
优选地,S3中,热轧盘条过程中,开轧温度为1220-1240℃,终轧温度为1050-1080℃。
优选地,S4中,将物料B置于1025-1035℃固溶65-75min,然后升温至1110-1120℃,固溶32-36min,得到物料C。
本发明中通过合理控制Mn、Fe、Zr三者在体系中的含量,其生成的碳化物相互配合,有效提高制品电阻率,同时还有效防止过多的Cr参与形成碳化物,从而避免对制品表面氧化物保护膜的完整性造成影响,并且赋予制品良好的力学性能;通过合理控制Si、Cr、Al、Fe四者在体系中的含量,其在体系中形成的氧化物复合,在制品表面形成致密的氧化物保护膜,有效提高制品耐蚀性和热稳定性,并进一步提高制品电阻率;再通过合理控制Nd、Ce在体系中的含量,在熔炼过程中有效净化合金液,在热处理过程中有效改善体系中夹杂物性质、形态及分布,从而改善了制品对点蚀和晶间腐蚀的耐受性,同时在高温环境下起到钉扎作用,在晶界上阻碍晶粒长大和结晶缺陷的迁移及微裂纹的扩展,有效提高制品的热强性、抗疲劳性以及抗蠕变能力。再在制备过程中,通过优化均匀化退火、热轧盘条、固溶处理以及时效处理工艺,有效防止偏析,同时细化组织结构,碳化物及强化相呈细小、均匀分布,有效改善制品组织结构及其性能,进一步提高制品电阻率、耐蚀性及力学性能,并有效延长制品使用寿命。本发明提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝及其制备方法,通过优化配方及制备工艺,得到的电热合金丝电阻率大,耐腐蚀性好,使用寿命长。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝,其按质量分数包括以下成分:C:0.08%、Mn:0.35%、Si:1.2%、Cr:18.2%、Al:0.5%、Fe:0.4%、Zr:0.15%、Nd:0.04%、Ce:0.12%,余量为Ni及不可避免的杂质。
本发明还提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝的制备方法,包括以下步骤:
S1、熔炼:按成分进行配料,然后在氩气氛围中熔炼,除杂后浇注成型,得到铸锭;
S2、均匀化退火:将铸锭置于880℃热处理炉中保温10h,然后随炉冷却,得到物料A;
S3、热轧盘条:将物料A进行热轧盘条,得到物料B;
S4、固溶处理:将物料B置于1020℃固溶80min,然后升温至1120℃,固溶30min,得到物料C;
S5、时效处理:将物料C置于620℃时效6h,然后升温至720℃时效3h,得到物料D;
S6、拉丝处理:将物料D经三道次拉丝,得到加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝。
实施例2
本发明提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝,其按质量分数包括以下成分:C:0.14%、Mn:0.55%、Si:0.8%、Cr:18.8%、Al:0.6%、Fe:0.26%、Zr:0.18%、Nd:0.07%、Ce:0.08%,余量为Ni及不可避免的杂质。
本发明还提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝的制备方法,包括以下步骤:
S1、熔炼:按成分进行配料,然后在氩气氛围中熔炼,除杂后浇注成型,得到铸锭;其中,熔炼过程中还包括脱氧和去硫处理;
S2、均匀化退火:将铸锭置于920℃热处理炉中保温9h,然后随炉冷却,得到物料A;
S3、热轧盘条:将物料A进行热轧盘条,开轧温度为1220℃,终轧温度为1050℃,得到物料B;
S4、固溶处理:将物料B置于1040℃固溶60min,然后升温至1110℃,固溶40min,得到物料C;
S5、时效处理:将物料C置于640℃时效5h,然后升温至730℃时效2h,得到物料D;
S6、拉丝处理:将物料D经三道次拉丝,得到加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝。
实施例3
本发明提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝,其按质量分数包括以下成分:C:0.12%、Mn:0.45%、Si:0.95%、Cr:19.2%、Al:0.65%、Fe:0.3%、Zr:0.22%、Nd:0.06%、Ce:0.1%,余量为Ni及不可避免的杂质。
本发明还提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝的制备方法,包括以下步骤:
S1、熔炼:按成分进行配料,然后在氩气氛围中熔炼,除杂后浇注成型,得到铸锭;其中,熔炼过程中还包括脱氧和去硫处理;
S2、均匀化退火:将铸锭置于900℃热处理炉中保温9.5h,然后随炉冷却,得到物料A;
S3、热轧盘条:将物料A进行热轧盘条,开轧温度为1230℃,终轧温度为1060℃,得到物料B;
S4、固溶处理:将物料B置于1030℃固溶70min,然后升温至1115℃,固溶36min,得到物料C;
S5、时效处理:将物料C置于630℃时效5.5h,然后升温至725℃时效2.5h,得到物料D;
S6、拉丝处理:将物料D经三道次拉丝,得到加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝。
实施例4
本发明提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝,其按质量分数包括以下成分:C:0.1%、Mn:0.4%、Si:0.92%、Cr:19.6%、Al:0.8%、Fe:0.2%、Zr:0.25%、Nd:0.08%、Ce:0.06%,余量为Ni及不可避免的杂质。
本发明还提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝的制备方法,包括以下步骤:
S1、熔炼:按成分进行配料,然后在氩气氛围中熔炼,除杂后浇注成型,得到铸锭;其中,熔炼过程中还包括脱氧和去硫处理;
S2、均匀化退火:将铸锭置于890℃热处理炉中保温9.2h,然后随炉冷却,得到物料A;
S3、热轧盘条:将物料A进行热轧盘条,开轧温度为1240℃,终轧温度为1080℃,得到物料B;
S4、固溶处理:将物料B置于1025℃固溶75min,然后升温至1112℃,固溶38min,得到物料C;
S5、时效处理:将物料C置于625℃时效5.6h,然后升温至726℃时效2.3h,得到物料D;
S6、拉丝处理:将物料D经三道次拉丝,得到加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝。
实施例5
本发明提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝,其按质量分数包括以下成分:C:0.09%、Mn:0.52%、Si:1.05%、Cr:19.5%、Al:0.68%、Fe:0.28%、Zr:0.22%、Nd:0.06%、Ce:0.11%,余量为Ni及不可避免的杂质。
本发明还提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝的制备方法,包括以下步骤:
S1、熔炼:按成分进行配料,然后在氩气氛围中熔炼,除杂后浇注成型,得到铸锭;其中,熔炼过程中还包括脱氧和去硫处理;
S2、均匀化退火:将铸锭置于910℃热处理炉中保温9.2h,然后随炉冷却,得到物料A;
S3、热轧盘条:将物料A进行热轧盘条,开轧温度为1235℃,终轧温度为1070℃,得到物料B;
S4、固溶处理:将物料B置于1035℃固溶65min,然后升温至1116℃,固溶32min,得到物料C;
S5、时效处理:将物料C置于635℃时效5.2h,然后升温至722℃时效2.6h,得到物料D;
S6、拉丝处理:将物料D经三道次拉丝,得到加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝。
对本发明实施例3-5中提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝的性能进行试验,试验结果如下表所示:
实施例 | 电阻率/μΩ·m | 快速试验寿命/h |
实施例3 | 1.29 | 336.55 |
实施例4 | 1.25 | 324.67 |
实施例5 | 1.23 | 328.20 |
其中,快速试验寿命中,试验温度为1200℃。
由上表可知,本发明提出的一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝,其电阻率大,使用寿命长,适于推广使用。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝,其特征在于,其按质量分数包括以下成分:C:0.08-0.14%、Mn:0.35-0.55%、Si:0.8-1.2%、Cr:18.2-19.6%、Al:0.5-0.8%、Fe:0.2-0.4%、Zr:0.15-0.25%、Nd:0.04-0.08%、Ce:0.06-0.12%,余量为Ni及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝,其特征在于,Mn、Fe、Zr之间满足以下关系式:0.8%≤WMn+WFe+WZr≤1%;其中,WMn、WFe、WZr分别为Mn、Fe、Zr的质量分数。
3.根据权利要求1或2所述加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝,其特征在于,Nd、Ce之间满足以下关系式:0.12%≤WNd+WCe≤0.18%;其中,WNd、WCe分别为Nd、Ce的质量分数。
4.一种根据权利要求1-3中任一项所述加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、熔炼:按成分进行配料,然后在氩气氛围中熔炼,除杂后浇注成型,得到铸锭;
S2、均匀化退火:将铸锭置于880-920℃热处理炉中保温9-10h,然后随炉冷却,得到物料A;
S3、热轧盘条:将物料A进行热轧盘条,得到物料B;
S4、固溶处理:将物料B置于1020-1040℃固溶60-80min,然后升温至1110-1120℃,固溶30-40min,得到物料C;
S5、时效处理:将物料C置于620-640℃时效5-6h,然后升温至720-730℃时效2-3h,得到物料D;
S6、拉丝处理:将物料D经三道次拉丝,得到加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝。
5.根据权利要求1-4中任一项所述加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝的制备方法,其特征在于,S1中,熔炼过程中还包括脱氧和去硫处理。
6.根据权利要求1-5中任一项所述加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝的制备方法,其特征在于,S3中,热轧盘条过程中,开轧温度为1220-1240℃,终轧温度为1050-1080℃。
7.根据权利要求1-6中任一项所述加热瓦用高电阻耐腐蚀电热合金丝的制备方法,其特征在于,S4中,将物料B置于1025-1035℃固溶65-75min,然后升温至1110-1120℃,固溶32-36min,得到物料C。
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