[发明专利]耐腐蚀性、焊接性、耐氧化性优异的Fe-Ni-Cr合金及其制造方法

说明书

课题为提供耐氧化、耐腐蚀、焊接性优异，而且能够在湿润高温环境下使用的护套加热器包覆管用Fe‑Ni‑Cr合金。解决课题的合金为Fe‑Ni‑Cr合金，以质量％计，由C：0.001～0.050％、Si：0.18～1.00％、Mn：0.20～0.80％、P：0.030％以下、S：0.0001～0.0020％、Ni：12～21％、Cr：18～24％、Mo：0.20～1.50％、Cu：0.30％以下、Al：0.10～0.70％、Ti：0.10～0.70％、N：0.002～0.015％、B：0.0001～0.0010％、O：0.0002～0.0030％、Ca：0.002％以下、La、Ce、Y中的一种或两种以上的总重量REM：0.0010～0.0150％、余量的Fe、不可避免的杂质构成，且满足式1、2。0.575×Ni+1.25×Cr+3.43×Mo‑39×P‑5.3×Al‑641×REM‑1018×O≥20.0…(式1)。1.5×Mn+41.3×Si+1469×S‑1.67×Al‑1.34×Ti‑150×O‑620×REM≥5.0…(式2)。

技术领域

本发明涉及最适合用于护套加热器的耐腐蚀性、焊接性、耐氧化性优异的Fe-Ni-Cr合金及其制造方法。

背景技术

电炊具和电热水器等的热源多采用使用镍铬合金线的护套加热器。该护套加热器通常而言，是通过焊接带状的板材端部而将金属材料制成环状的包覆管，并向其中填充镍铬合金线、氧化镁粉末，从而形成通电而发热的密封结构。由于护套加热器可不使用火而只通过通电来进行加热，所以安全性高，近年来其需求一直在增加。

但是，护套加热器的产品寿命极大地受其结构和金属包覆管的耐氧化性、耐腐蚀性、焊接部有无表面缺陷等左右。在金属包覆管上开孔的情况或产生龟裂的情况下，会引起位于其内部的镍铬合金线断线，丧失作为发热体的功能。

在左右护套加热器的产品寿命的特性中，耐氧化性是重要的。护套加热器中，包覆管的表面温度通过对镍铬合金线通电而上升，但在使用耐氧化性低的金属的情况下，相对于表面温度的上升，金属的氧化以非常快的速度进行，另外，其氧化皮膜容易剥离。氧化的进行和氧化皮膜的剥离会导致包覆管的金属部变薄，造成开孔或龟裂。

另外，耐腐蚀性也是左右护套加热器的产品寿命的重要特性之一。即使是耐氧化性优异的金属材料，在耐腐蚀性低的情况下，从开始在湿润环境下使用的早期阶段起腐蚀就进行，直至包覆管开孔或断裂。

通常，没有将在湿润环境下使用的加热器直接用于需要耐氧化性的高温用途的各种家电装置。但是，为了满足来自市场的成本降低要求，实行了通过相同的构思来降低设计、制造成本的尝试，需要与此对应的各种材料。

此外，焊接部的表面状态也对护套加热器的产品寿命产生影响。护套加热器产品中，通过将带状的板材卷成环状后连续地焊接而制成细径管。焊接时产生的焊接部的凹凸通常实施研磨而除去，但要完全除去需要工时，使生产率显著降低。另外，在这些缺陷未被除去而残留的情况下，有时会导致产品加工时的弯曲开裂，即使在加工时没有开裂，也会降低使用时的耐腐蚀性、耐氧化性，导致产品寿命缩短。因此，希望焊接后表面没有缺陷，为几乎不需要研磨的状态。

护套加热器的包覆管以往使用作为高耐腐蚀性材料的Alloy 840或Alloy 800等。作为用于提高耐腐蚀性的金属材料，在专利文献1中公开了不仅母材和焊接部的耐腐蚀性优异、而且焊接部的加工性也优异的包覆管用奥氏体Fe-Ni-Cr合金。

但是，这些材料主要以提高湿润环境下的耐腐蚀性为目的，虽然考虑了焊接部的耐腐蚀性、加工性，但对于特别是在重复室温和1000℃左右的高温那样的循环试验中评价的耐氧化性，尽管对产品寿命的影响大，但并未考虑。作为需要湿润环境下的耐腐蚀性和重复高温、低温那样的耐氧化性的多样环境下的金属包覆管的特性是不足够的。