定性以及高温强度这些作为最基本的条件都需要达到一定的水平,然而能够具备这些 条件的电热合金少之又少。
1。1。3电热合金的分类
根据材料的使用温度分类,电热工程材料一般可以分为三种,一种是使用温度在 1400℃一下的电热合材料金材料(例:铁铬铝合金),一种是使用温度在 1400~1600℃ 之间的非金属材料(例:硅钼棒)以及使用温度在 1600℃以上的高熔点金属材料(例: 钨、铂)。此外,根据电热合金的最高使用温度将其分为以下几类:低温级即使用温 度在 950℃以下的电热合金(例:1Crl3Al4、0Cr19Al3);中温级即使用温度在 1100℃ 左右的电热合金(例:Cr30Ni70、Cr20Ni80);高温级即使用温度在 1300℃左右的电热 合金(例:0Cr25A15、0Cr21A16Nb)以及超高温级即使用温度在 1400℃左右的电热合 金(例:HRE、KanthalAF-1、0Cr27A17M02)。电热合金根据其生产加工方式,可分为 两大类:一种是熔化法炼制的电热合金,该方法较为传统;另一种是粉末冶金法炼制 的电热合金,该方法较为新颖。其中,粉末冶金法是近年新出的一种生产工艺,属于 超高温级的康泰尔公司生产的 KanthalAF-1 电热合金就是采用的此种生产工艺炼制出 来的,将纯金属的原材料粉末按照化学方程式中的质量百分比添加在一起,将均匀混 合的金属粉末放置于耐高压的模具中,通过等静压法等方式制成钢坯料,然后高温烧 结得到可加工的钢坯。随后采用与熔融法相同的工序,即可获得型材[4]。论文网
电热合金根据其主要的化学成分,可分为三类分别是 Fe-Cr-Al 系合金,Ni-Cr 系 合金以及 Ni-Cr-Fe 系合金。电热合金的冷热加工性能、力学性能以及些许物理性能 与其金相组织有关。因此,对于电热合金的金相组织有一定的了解是非常重要的。电 热合金根据金相组织分类可分为铁素体电热合金和奥氏体电热合金。其中 Fe-Cr-Al 系电热合金属于铁素体电热合金,而 Ni-Cr 系和 Ni-Cr-Fe 系电热合金属于奥氏体电热 合金。其中,铁素体为体心立方结构,体心立方晶格的致密度数值是 0。68,塑性较低 且有磁性,而奥氏体为面心立方结构,面心立方晶格的致密度数值 0。74,塑性较好,
不具有有磁性。镍铬铁合金由于其是γ间隙固溶体,具有高强度、良好的高温延展性、 优异的物理性能等优点。其存在较低电阻率,差的化学稳定性,使得在含硫的气氛中 易腐蚀。另外,由于其含有镍铬等稀有元素,增加了使用成本。镍铬铁合金主要应用 于制造家用电器和震动条件下工作的电热元件。而铁素体合金,即铁铬铝合金,由于 其含有大量铬、铝元素,使它具备良好的高温抗氧化性能。由于铝元素的存在,使其 具有较大的电阻率,可以实现同样热能条件下比奥氏体电热合金用料少的目的[4]。但 是,铝元素加入后也存在高温强度低、高温脆性、室温和 475℃脆性、使用寿命较奥 氏体电热合金短的弊端,但其价格便宜。
1。1。4 电热合金的力学性能
对于电热合金来说,电热合金在高温时的抗拉伸强度、蠕变的强度同时还有持久 的强度和在室温下抗拉伸强度和延伸率都是它的主要力学性能指标[1]。
在室温条件下电热合金力学性能[5] 制造过程中要求变形时不能产生裂纹和断裂,这就要求电热合金的室温塑性和它
的强度要达到要求。 组织为奥氏体的合金具有良好的室温塑性,我们知道在室温条件下,镍铬系和镍
铬铁系电热合金的金相组织都是奥氏体,它们可以适应比较复杂的冷弯曲变形,容易 制作成不同形状的电热合金。同时还可以在不预热的情况下进行弯曲试验,指示裂纹 难以产生[6]。在室温下,这两种电热合金的力学性能存在着较大的区别,原因是这两 种合金的成分设计不同。合金中碳、铬和硅的含量对合金的抗拉强度有较大的影响, 碳和硅两种元素影响最为显著。除此之外,随着镍含量的增高合金的塑性越来越高。 铁铬铝系合金与镍铬铁系合金相两者不同之处在于塑性与强度的差异。