CN101280392B - 抗渗碳耐高温电热合金 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗渗碳耐高温电热合金，它包括：碳C、锰Mn、硅Si、磷P、硫S，铬Cr、铝Al、钇Y、镝Dy、钆Gd、铁Fe，其重量百分比为：碳C≤0.05％，锰Mn≤0.30％，硅Si≤0.50％，磷P≤0.025％，硫S≤0.020％，铬Cr22.00-24.00％，铝Al5.00-7.00％，钇Y0.10-1.00％，镝Dy0.10-0.50％，钆Gd0.10-0.50％，余量为铁Fe。该抗渗碳耐高温电热合金综合性能优于现有技术、且制造成本低，能替代进口的抗渗碳耐高温电热合金。

Description

抗渗碳耐高温电热合金
技术领域
本发明涉及一种抗渗碳耐高温电热金属合金材料。
背景技术
抗渗碳耐高温电热金属合金材料，用途广泛，适用于机械、冶金、电子、化工等行业，它具有良好的耐腐蚀性、耐高温抗氧化以及抗渗碳性能，国内目前使用的抗渗碳耐高温电热元件多是CrNi系或CrAl系电热元件，或添加稀土钇Y来提高综合性；有的表面涂一层起保护作用的高温玻璃釉类，但涂层工艺复杂、使用寿命短、且价格高，中国专利抗渗碳耐热合金，CN87100246A，公开了每种成份都低于50％的以Cr、Ni、Fe为基体，含Si、Mn、稀土(Ce、Y、La或混合稀土)，提高合金的耐高温氧化、硫化性能。中国专利高温耐热铁基合金，CN85102472A，公开了利用高铬、高碳、低镍含氮的配方获得铸态下奥氏体基体并含有部分碳化物的金相组织，此合金在铸态下具有良好的机加工性，可焊性，而且其熔铸工艺方便。陕西钢铁研究所与包头稀土研究院合作研制的Cr23Al6Y，通过添加稀土元素钇Y来提高产品的综合性能。
发明内容
本发明提供一种综合性能优于现有技术、且制造成本低，能替代进口的抗渗碳耐高温电热合金。
本发明是通过如下技术方案来实现的：抗渗碳耐高温电热合金，包括：碳C、锰Mn、硅Si、磷P、硫S，铬Cr、铝Al、钇Y、铁Fe，其重量百分比为：碳C≤0.05％，锰Mn≤0.30％，硅Si≤0.50％，磷P≤0.025％，硫S≤0.020％，铬Cr22.00-24.00％，铝Al5.00-7.00％，钇Y0.10-1.00％，它还包含镝Dy、钆Gd、钙Ca、锆Zr、钛Ti、镍Ni，其重量百分比为：镝Dy0.10-0.50％，钆Gd0.10-0.50％，钙Ca0.5-1.0％，锆Zr0.5-1.0％，钛Ti0.1-0.5％，镍Ni0.1-0.5％，余量为铁Fe。
所述的抗渗碳耐高温电热合金加工成的电热元件1350℃快速寿命大于60小时。
所述的抗渗碳耐高温电热合金加工成的电热元件1300℃快速寿命大于80小时。
所述的抗渗碳耐高温电热合金冷加工合金延伸率大于16％。
本发明在原有Cr23Al6Y抗渗碳电热合金的基础上，添加与钇Y离子半径相近的镝Dy和钆Gd元素，钇Y与镝Dy和钆Gd相结合有利于提高产品的抗氧化性和高温强度，同时添加钙Ca、锆Zr、钛Ti、镍Ni微合金元素，使合金基体组织细化，氧化膜结构致密，提高了高温抗氧化性能、改善了合金材料的冷、热加工塑性。
为提高合金的抗渗碳性能，本发明利用Cr对渗碳的阻碍作用，增强合金的抗渗碳能力，另外加入适量的Ti，以与渗入的碳形成碳化物，阻止碳向合金内部扩散，还加入Mn及Al以提高合金组织稳定性和高温性能，为提高合金的抗氧化、硫化能力，进一步提高合金的耐高温腐蚀性能，本发明添加了有显著增强合金氧化膜的保护性和结合力的稀土元素Y、Dy和Gd。下面是本发明产品与国内外同类产品的化学成份及技术性能对照表：
化学成分％
技术性能比较
Figure GSB00000320566900032
从表中可以看出，本发明两项主要技术指标国内领先，相当于国际品牌KanthalA-1高温铁铬铝合金，并价格为镍铬材料的1/5，为KanthalA-1的1/6，具有很好的性价比。
具体实施方式
实施例1
一种抗渗碳耐高温电热合金，包括：碳C、锰Mn、硅Si、磷P、硫S，铬Cr、铝Al、钇Y、镝Dy、钆Gd、铁Fe，其重量百分比为：碳C0.02％，锰Mn0.23％，硅Si0.13％，磷P0.025％，硫S0.020％，铬Cr23.05％，铝Al5.87％，钇Y0.2％，镝Dy0.5％，钆Gd0.5％，余量为铁Fe。该抗渗碳耐高温电热合金加工成的电热元件1350℃快速寿命为76.2小时、1300℃快速寿命为88.33小时，冷加工合金延伸率为27.29％。
实施例2
一种抗渗碳耐高温电热合金，包括：碳C、锰Mn、硅Si、磷P、硫S，铬Cr、铝Al、钇Y、镝Dy、钆Gd、钙Ca、锆Zr、钛Ti、镍Ni、铁Fe，其重量百分比为：碳C0.05％，锰Mn0.30％，硅Si0.50％，磷P0.025％，硫S0.020％，铬Cr24％，铝Al7％，钇Y1％，镝Dy0.5％，钆Gd0.5％，钙Ca1％，锆Zr1％，钛Ti0.5％，镍Ni0.5％，余量为铁Fe。该抗渗碳耐高温电热合金加工成的电热元件1350℃快速寿命为78小时、1300℃快速寿命为89.6小时，冷加工合金延伸率为29％。
实施例3
一种抗渗碳耐高温电热合金，包括：碳C、锰Mn、硅Si、磷P、硫S，铬Cr、铝Al、钇Y、镝Dy、钆Gd、钙Ca、锆Zr、钛Ti、镍Ni、铁Fe，其重量百分比为：碳C0.02％，锰Mn0.23％，硅Si0.13％，磷P0.015％，硫S0.010％，铬Cr22％，铝Al5％，钇Y0.1％，镝Dy0.1％，钆Gd0.1％，钙Ca0.5％，锆Zr0.5％，钛Ti0.1％，镍Ni0.1％，余量为铁Fe。该抗渗碳耐高温电热合金加工成的电热元件1350℃快速寿命为72.3小时、1300℃快速寿命为81.6小时，冷加工合金延伸率为25％。
实施例4
一种抗渗碳耐高温电热合金，包括：碳C、锰Mn、硅Si、磷P、硫S，铬Cr、铝Al、钇Y、镝Dy、钆Gd、钙Ca、锆Zr、钛Ti、镍Ni、铁Fe，其重量百分比为：碳C0.01％，锰Mn0.13％，硅Si0.10％，磷P0.015％，硫S0.010％，铬Cr23.05％，铝Al6％，钇Y0.5％，镝Dy0.25％，钆Gd0.25％，钙Ca0.75％，锆Zr0.75％，钛Ti0.25％，镍Ni0.15％，余量为铁Fe。该抗渗碳耐高温电热合金加工成的电热元件1350℃快速寿命为68.5小时、1300℃快速寿命为80.7小时，冷加工合金延伸率为24.9％。

Claims (4)

1.抗渗碳耐高温电热合金，包括：碳C、锰Mn、硅Si、磷P、硫S，铬Cr、铝Al、钇Y、铁Fe，其重量百分比为：碳C≤0.05％，锰Mn≤0.30％，硅Si≤0.50％，磷P≤0.025％，硫S≤0.020％，铬Cr22.00-24.00％，铝Al5.00-7.00％，钇Y0.10-1.00％，其特征在于：它还包含镝Dy、钆Gd、钙Ca、锆Zr、钛Ti、镍Ni，其重量百分比为：镝Dy0.10-0.50％，钆Gd0.10-0.50％，钙Ca0.5-1.0％，锆Zr0.5-1.0％，钛Ti0.1-0.5％，镍Ni0.1-0.5％，余量为铁Fe。
2.根据权利要求1所述的抗渗碳耐高温电热合金，其特征在于：所述的抗渗碳耐高温电热合金加工成的电热元件1350℃快速寿命大于60小时。
3.根据权利要求1所述的抗渗碳耐高温电热合金，其特征在于：所述的抗渗碳耐高温电热合金加工成的电热元件1300℃快速寿命大于80小时。
4.根据权利要求1、2或3所述的抗渗碳耐高温电热合金，特征在于：所述的抗渗碳耐高温电热合金冷加工合金延伸率大于16％。
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于洪香，张复中.抗渗碳电热合金的研制.工业加热 2.1980,(2),44-50.
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