CN103938058A - 一种镍铬铁系多元高电阻电热合金带材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镍铬铁系多元高电阻电热合金带材的制备方法，所述制备方法包括：配料、熔炼、锻造、轧制、轧后热处理等工艺。本发明通过优化镍铬铁系电热合金的元素组成及其配比，优化熔炼、锻造、轧制和热处理的工艺参数，改善夹杂物形貌，提高合金带材的力学性能、使用温度和寿命，克服了现有技术中的不足，具有良好的工业应用前景。
Description
技术领域：
本发明涉及一种镍铬铁系多元高电阻电热合金带材的制备方法。
背景技术；
电热合金是将电能转化为热能的功能性合金材料，在冶金、机械、石化、电气、建筑、家电等领域中用于制造各种电热元件。目前，电热合金已经成为一种重要的工程合金材料，在国民经济中占有重要地位。电热合金按照化学成分可分为镍铬合金、镍铬铁合金和铁铬铝合金三个系列，其中，Cr20Ni35是镍铬铁合金的典型代表，它的最高使用温度为1100℃，属于中温级电热合金。我国专业生产电热合金的厂家多达上百家，但产品质量参差不齐，Cr20Ni35产品质量和使用寿命与进口合金丝相比又很大差距。本领域公知的合金中的非金属夹杂物对合金强度、韧性、疲劳强度、抗氧化性等具有重要影响，随着对合金质量要求的日趋严格，进一步降低夹杂物含量、改善夹杂物形貌成为目前本行业的主要目标之一。本发明通过优化镍铬铁系电热合金的元素组成及其配比，优化熔炼、锻造、轧制和热处理的工艺参数，改善夹杂物形貌，提高合金的力学性能、使用温度和寿命。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种镍铬铁系多元高电阻电热合金带材的制备方法。
一种镍铬铁系多元高电阻电热合金带材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)配料：按照以下组成进行配料：C≤0.0001％、Si：0.4-0.6％、Mn：1-1.2％、A1：1-1.2％、Cr：12-14％、Ni：32-33％、Co：3-4％、Hf：1-2％、Zr：2-3％、Nb：1-2％、Ti：4-5％、Mo：0.5-0.8％、Tb：0.01-0.1％、Dy：0.01-0.1％、Ce：0.01-0.1％、B：0.005-0.01％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为铁和不可避免的杂质；(2)熔炼：将上述原料放入磁悬浮真空感应熔炼炉内，抽真空至1×10-3Pa，充入高纯氩气至1×104Pa，在2800℃以上熔炼后随炉冷却成合金锭；(3)锻造：将上述合金锭放入300℃的箱式电阻炉中加热，在2h内升温至1350℃，保温25min后放入等温锻造机内锻造，总变形量大于50％，开锻温度为1250℃，终锻温度大于800℃，锻造后油淬：(4)轧制：将锻造奸的坯材放入400℃的箱式电阻炉中加热，在2h内升温至1300℃，保温1h后取出进行轧制，轧制分3道，每道次下压量25％，开轧温度1200℃，终轧温度大于850℃，轧制后油淬；(5)轧后热处理：将轧后带材加热至900℃，保温10h，水淬：(6)线切割获得符合尺寸规格的镍铬铁系多元高电阻电热合金带材。
所述制备方法中原料配比优选C：0.0001％、Si：0.5％、Mn：1.1％、Al：1％、Cr：13％、Ni：32.6％、Co：3.2％、Hf：1.5％、Zr：2.8％、Nb：1.4％、Ti：4.3％、Mo：0.7％、Tb：0.08％、Dy：0.05％、Ce：0.05％、B：0.01％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为铁和不可避免的杂质。
所述制备方法中熔炼前使用铝箔将硼粉包裹放置于坩埚最底部，Tb、Dy和Ce在出炉前4分钟使用加料钳放入已熔化的合金液中。为保证成分均匀，每个铸锭都要熔炼4遍以上。
本发明制备的带材具有较高的力学性能、使用温度和寿命。Cr在高温下能够形成Cr2O3氧化膜，能够有效的提高产品的高温抗氧化性，从而提高产品的使用寿命，其含量控制在12-14％为宜；稀土Tb、Dy和Ce的加入能够净化合金基体，改善夹杂物形貌，细化晶粒，同时在晶界处形成的富氧颗粒能够对位错滑移形成阻碍，从而提高合金强度和产品的使用寿命；微量B的加入对于改善合金塑性和加工性能具有重要作用；通过添加Co、Hf、Zr、Nb、Mo、Ti等元素能够有效改善合金高温力学性能和抗氧化性；A1作为脱氧剂而添加，含量控制在1-1.2％为宜；Zr、Hf具有较高的抗腐蚀性，高熔点、高强度等特性，2-3％的Zr和1-2％Hf可以明显的提高合金的力学性能和抗氧化性；Ti能够提高耐腐蚀性，含量控制在4-5％为宜。通过长期的生产实践不断地优化镍铬铁系多元高电阻电热合金带材的制备工艺，包括熔炼、锻造、轧制和热处理的各种参数，能够有效地提高合金带材的力学性能、使用温度和寿命。
具体实施方式：
下面通过实施例进一步阐述和理解本发明。
按照如下方法制备实施例的合金带材：(1)配料：按照C：0.0001％、Si：0.5％、Mn：1.1％、Al：1％、Cr：13％、Ni：32.6％、Co：3.2％、Hf：1.5％、Zr：2.8％、Nb：1.4％、Ti：4.3％、Mo：0.7％、Tb：0.08％、Dy：0.05％、Ce：0.05％、B：0.01％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为铁和不可避免的杂质进行配料；(2)熔炼：将上述原料放入磁悬浮真空感应熔炼炉内，抽真空至1×10-3Pa，充入高纯氩气至1×104Pa，在2800℃以上熔炼后随炉冷却成合金锭；(3)锻造：将上述合金锭放入300℃的箱式电阻炉中加热，在2h内升温至1350℃，保温25min后放入等温锻造机内锻造，总变形量大于50％，开锻温度为1250℃，终锻温度大于800℃，锻造后油淬；(4)轧制：将锻造好的坯材放入400℃的箱式电阻炉中加热，在2h内升温至1300℃，保温1h后取出进行轧制，轧制分3道，每道次下压量25％，开轧温度1200℃，终轧温度大于850℃，轧制后油淬；(5)轧后热处理：将轧后带材加热至900℃，保温10h，水淬；(6)线切割获得符合尺寸规格的镍铬铁系多元高电阻电热合金带材。
所述制备方法中熔炼前使用铝箔将硼粉包裹放置于坩埚最底部，Tb、Dy和Ce在出炉前4分钟使用加料钳放入己熔化的合金液中。为保证成分均匀，每个铸锭都要熔炼4遍以上。
本发明实施例制备的合金成品具有较高的力学性能、使用温度和寿命，抗拉强度可达900MPa，延伸率可达24％，快速寿命测试(测试条件：1300℃、带材宽度2mm)寿命值可达300h。克服了现有技术中的不足，具有较广的工业应用前景。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (3)
1.一种镍铬铁系多元高电阻电热合金带材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)配料：按照以下组成进行配料：C≤0.0001％、Si：0.4-0.6％、Mn：1-1.2％、Al：1-1.2％、Cr：12-14％、Ni：32-33％、Co：3-4％、Hf：1-2％、Zr：2-3％、Nb：1-2％、Ti：4-5％、Mo：0.5-0.8％、Tb：0.01-0.1％、Dy：0.01-0.1％、Ce：0.01-0.1％、B：0.005-0.01％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为铁和不可避免的杂质；(2)熔炼：将上述原料放入磁悬浮真空感应熔炼炉内，抽真空至1×10-3Pa，充入高纯氩气至1×104Pa，在2800℃以上熔炼后随炉冷却成合金锭；(3)锻造：将上述合金锭放入300℃的箱式电阻炉中加热，在2h内升温至1350℃，保温25min后放入等温锻造机内锻造，总变形量大于50％，开锻温度为1250℃，终锻温度大于800℃，锻造后油淬；(4)轧制：将锻造好的坯材放入400℃的箱式电阻炉中加热，在2h内升温至1300℃，保温1h后取出进行轧制，轧制分3道，每道次下压量25％，开轧温度1200℃，终轧温度大于850℃，轧制后油淬；(5)轧后热处理：将轧后带材加热至900℃，保温10h，水淬；(6)线切割获得符合尺寸规格的镍铬铁系多元高电阻电热合金带材。
2.如权利要求1所述的制备方法，原料配比优选C：0.0001％、Si：0.5％、Mn：1.1％、Al：1％、Cr：13％、Ni：32.6％、Co：3.2％、Hf：1.5％、Zr：2.8％、Nb：1.4％、Ti：4.3％、Mo：0.7％、Tb：0.08％、Dy：0.05％、Ce：0.05％、B：0.01％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为铁和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的制备方法，熔炼前使用铝箔将硼粉包裹放置于坩埚最底部，Tb、Dy和Ce在出炉前4分钟使用加料钳放入已熔化的合金液中。为保证成分均匀，每个铸锭都要熔炼4遍以上。
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