[发明专利]一种Fe-Ni-Cr-Al系电热合金及其制造方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及电热合金领域，具体涉及一种Fe-Ni-Cr-Al系电热合金。根据使 用温度和环境的不同，可适当调整本发明的Fe-Ni-Cr-Al系电热合金的成分。通 过在合金中添加其它的特种元素，获得具体的各种电热合金类型，可以满各种 不同生产要求。同时本发明也提供了上述电热合金系的制造方法和用途。

背景技术

现有的电热合金分为Ni-Cr系，Ni-Cr-Fe系和Fe-Cr-Al系三类。Ni-Cr系和 Ni-Cr-Fe系电热合金的晶体结构属面心立方，所以高、低温塑性都好，能容易生 产出细丝和薄带，制造成各种复杂的电热元件。同时，合金的焊接性能好，其 制造的电热元件维修方便，使用寿命长。然而，其弊端在于，Ni-Cr系和Ni-Cr-Fe 系电热合金中，由于只加入了Cr，合金的高温抗氧化性能差，允许的最高使用 温度低，例如，Ni-Cr系电热合金的最高使用温度限制在1100℃以下；而Ni-Cr-Fe 系电热合金的最高使用温度仅能达到950℃。此外，由于Ni-Cr系和Ni-Cr-Fe系 电热合金中加入了较多的贵重元素Ni，使得生产成本较高。因此，上述两种电 热合金系由于使用温度和生产成本的限制，很多情况下难以满足生产的要求。

而作为第三种电热合金，Fe-Cr-Al系电热合金的晶体结构属于体心立方，该 晶体结构存在有“韧脆转变温度”问题，即当合金温度在转变温度以下时，会 变得很脆。Fe-Cr-Al系电热合金的“韧脆转变温度”一般在室温以上，所以合金 在室温时会变得很脆，从而给冷加工带来困难。例如冷拔丝和绕制电元件时， 需采取特殊的措施，导致成品率降低。此外，由于Fe-Cr-Al系电热合金的高温 强度低和电热元件损坏断裂后不能焊接修复，所以使用寿命短。

目前，国内外现有的电热合金，不是使用温度低、价格贵，就是工艺性差， 使用寿命短。因此，发明一种使用温度高、使用寿命长、工艺性能好、生产成 本又低的电热合金系，成为用户的急切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能在高温下(例如1300℃)使用、又使用寿 命长的电热合金系。该电热合金系为Fe-Ni-Cr-Al系电热合金，它综合了Ni-Cr 系和Ni-Cr-Fe系电热合金的面心立方结构，工艺性能好，使用寿命长，同时又 具有Fe-Cr-Al系电热合金的Cr、Al复合合金化的优点，允许的最高使用温度高。

本发明的另一目的是提供一种上述合金的丝材的制造方法，通过该方法能 够获得各种规格的冷拔丝材。

本发明的再一目的是提供一种上述Fe-Ni-Cr-Al系合金的用途，该合金能够 用于制造工作温度在500℃-1350℃，优选1100℃-1350℃的各种环境下的电热元 件。

为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种Fe-Ni-Cr-Al系电热合金，按重量百分含量计，该合金系的化学成分如 下：

Ni 30-45％；Cr 15-26％；Al 3-6％；C 0.002-0.1％；B 0.003-0.015％； RE 0.01-0.3％；Co 1-3％；W 1-5％；Mo 1-3％；Ti 0.1-1.0％；Nb 0.3-1.0％；Y 0.5-1.05；Fe余量，其中RE为混合稀土，或La、Ce等纯元素。

进一步地，优选的Fe-Ni-Cr-Al系电热合金含有Ni 30-36％；Cr 15-20％； Al 3-5％；C 0.01-0.1％；B 0.003-0.010％；RE 0.01-0.05％

优选地，该电热合金含有Ni 31.50％；Cr 16.10％；Al 3.20％；B 0.005； RE 0.025；C 0.06；Fe余量。

优选地，该电热合金含有Ni 35.25％；Cr 19.85％；Al 4.26％；B 0.007％； RE 0.027％；C 0.04％；Fe为余量。

优选地，该电热合金含有Ni 42.50％；Cr 24.80％；Al 5.50％；B 0.008％； RE 0.030％；C 0.03％；Fe为余量。

进一步地，所述合金分别含有或复合含有Co 1-3％；W 1-5％；Mo 1-3％。 分别加入时，优选含有Co 2％；W 3％；Mo 2％。复合含有时，Co 1％； W 1％；Mo 1％。