一種提高鎳鉻系電熱合金使用壽命的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高鎳鉻系電熱合金使用壽命的方法。所述制備方法包括：配料、熔煉、還原造渣、加鋁脫氧、熱軋盤條、去應(yīng)力退火和漂洗后進行多道次拉拔。本發(fā)明采用沖包法將鋁鈦硼粉末與合金熔體混合，鈦和硼元素分布均勻，析出的顆粒尺寸細小、數(shù)量多，能夠阻止高溫下鎳鉻系合金晶粒長大，材料塑性明顯改善，使用壽命提高了35％以上。通過優(yōu)化元素組成和配比，有效的提高合金的力學(xué)性能。
【專利說明】一種提高鎳鉻系電熱合金使用壽命的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種鎳鉻系電熱合金，特別是一種提高鎳鉻系電熱合金使用壽命的方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]電熱合金材料是利用物質(zhì)的電阻特性制造發(fā)熱體的電阻合金。目前電熱合金材料已成為一種重要的工程合金材料，適用于機械、冶金、電子、化工等行業(yè)，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。鎳鉻系電熱合金具有均勻穩(wěn)定的電阻率、高抗氧化性、高熔點和良好的高溫強度、熱加工性等優(yōu)點，近幾年在電器和工業(yè)用爐中廣泛使用。就國內(nèi)的鎳鉻系電熱合金產(chǎn)品，其使用壽命和質(zhì)量與進口產(chǎn)品相比仍有較大差距，例如國產(chǎn)的鎳鉻合金絲的壽命一般為2000h，進口產(chǎn)品的壽命可達7000h。眾所周知，鎳鉻系電熱合金的使用溫度范圍是均勻的奧氏體組織，從室溫到高溫不發(fā)生相變，但經(jīng)過長時間高溫服役后，合金晶粒尺寸變大，基體中會出現(xiàn)多種不同類型的析出物，嚴重割裂基體，合金脆性增強，嚴重影響了產(chǎn)品的使用壽命。本發(fā)明通過創(chuàng)新鎳鉻系電熱合金的制備方法，有效地提高合金的使用壽命、使用溫度和力學(xué)性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種提高鎳鉻系電熱合金使用壽命的方法。
[0004]一種提高鎳鉻系電熱合金使用壽命的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:(1)按照以下組成進行配料:c:0.01-0.02%, S1:3-4%, Mn:0.6-1%, Al:4_6%、Cr:
17-19%,Nb:0.5-0.8%,Hf:1-2%,V:3-4%,Mo:1-1.5%,Ti:l-3%,Ce:0.01-0.1 % ,La:
0.01-0.1%, B:0.5-2%, S ≤ 0.0001%, P (( 0.0001 %，余量為鎳和不可避免的雜質(zhì)；
(2)將上述稱量好的部分純金屬在1700°C真空條件下熔煉，待完全熔化后保溫lh，經(jīng)還原造渣、加鋁脫氧后獲得鎳鉻系電熱合金熔體，然后采用沖包法將占總金屬液0.8-2wt %的鋁鈦硼粉末與合金熔體混合，一起加入到剩余的合金熔體中，40min后調(diào)整合金熔體成分，最后加入稀土 Ce和稀土 La，澆鑄成錠；(3)熱軋盤條:熱軋溫度:1350°C -1400°C，開軋溫度:1400°C，終軋溫度:1350°C ；(4)去應(yīng)力退火:在真空熱處理爐內(nèi)，真空度lX10_3Pa，退火溫度950°C，保溫12h ； (5)漂洗后進行多道次拉拔得到鐵鉻鋁系電熱合金絲。
[0005]所述還原造洛工藝為加入占總金屬液Iwt %的娃鐵、2.3wt%的石灰和0.8wt%的瑩石料造渣，還原時間5-8分鐘。
[0006]所述加鋁脫氧工藝為將合金熔體溫度調(diào)整至1560°C -1590°C，加鋁深入脫氧，鋁的加入量為1.5Kg/t，脫氧時間大于15分鐘。
[0007]合金成分優(yōu)選:C:0.013%,Si:3.2%,Mn:0.9%,A1:5%,Cr:18.4%,Nb:0.7%,Hf:1.4%, V:3.7%, Mo:1.2%, Ti:2%, Ce:0.08%, La:0.04%, B:1%, S ^ 0.0001%,P ^ 0.0001%，余量為鎳和不可避免的雜質(zhì)。[0008]本發(fā)明制備的合金成品具有較高的使用壽命、使用溫度和力學(xué)性能。Cr是主要的合金化元素之一，在高溫下能夠形成Cr2O3氧化膜，能夠有效的提高產(chǎn)品的高溫抗氧化性，從而提高產(chǎn)品的使用壽命，其含量控制在17-19%為宜；稀土 Ce和La的加入能夠凈化合金基體，改善夾雜物形貌，細化晶粒，同時在晶界處形成的富氧顆粒能夠?qū)ξ诲e滑移形成阻礙，從而提高合金強度和產(chǎn)品的使用壽命；通過添加Nb、Hf、V、Mo等元素能夠有效改善合金高溫力學(xué)性能和抗氧化性；采用沖包法將鋁鈦硼粉末與合金熔體混合，鈦和硼元素分布均勻，析出的顆粒尺寸細小、數(shù)量多，能夠阻止高溫下鎳鉻系合金晶粒長大，材料塑性明顯改善，使用壽命提高了 35%以上。
【具體實施方式】:
[0009]下面通過實施例進一步闡述和理解本發(fā)明。
[0010]按照如下方法制備實施例的合金成品:(I)按照以下組成進行配料:C:0.013%、S1:3.2%、Mn:0.9%, Al.5%, Cr:18.4%、Nb:0.7%, Hf:1.4%, V:3.7%, Mo:1.2%, Ti:2%, Ce:0.08%, La:0.04%, B:1%, S ≤0.0001%, P ≤ 0.0001 %，余量為鎳和不可避免的雜質(zhì)；(2)將上述稱量好的部分純金屬在1700°C真空條件下熔煉，待完全熔化后保溫lh，經(jīng)還原造渣、加鋁脫氧后獲得鎳鉻系電熱合金熔體，然后采用沖包法將占總金屬液I %的鋁鈦硼粉末與合金熔體混合，一起加入到剩余的合金熔體中，40min后調(diào)整合金熔體成分，最后加入稀土 Ce和稀土 La，澆鑄成錠；(3)熱軋盤條:熱軋溫度:1350°C -1400°C，開軋溫度:1400°C，終軋溫度:1350°C ；(4)去應(yīng)力退火:在真空熱處理爐內(nèi)，真空度lX10_3Pa，退火溫度950°C，保溫12h ； (5)漂洗后進行多道次拉拔得到鐵鉻鋁系電熱合金絲。所述還原造渣工藝為加入占總金屬液1?丨％的硅鐵、2.3被％的石灰和0.8wt%的螢石料造渣，還原時間5-8分鐘。所述加鋁脫氧工藝為將合金熔體溫度調(diào)整至1570°C，加鋁深入脫氧，鋁的加入量為
1.5Kg/t,脫氧時間大于15分鐘。
[0011]本發(fā)明實施例制備的合金成品具有較高的使用壽命、使用溫度和力學(xué)性能，抗拉強度可達990MPa，延伸率可達27%，快速壽命值(測試條件:絲材直徑1mm，溫度1200°C )可達200h。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，具有較廣的工業(yè)應(yīng)用前景。
[0012]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種提高鎳鉻系電熱合金使用壽命的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:(1)按照以下組成進行配料:C:0.01-0.02 %、S1:3-4 %、Mn:0.6-1 %、Al:4-6 Cr:17-19%, Nb:0.5-0.8%, Hf:1_2%、V:3_4%、Mo:1_1.5%, T1:1_3%、Ce:0.01-0.1 %、La:0.01-0.1%, B:0.5-2%, S≤0.0001%, P≤0.0001 %，余量為鎳和不可避免的雜質(zhì)；(2)將上述稱量好的部分純金屬在1700°C真空條件下熔煉，待完全熔化后保溫lh，經(jīng)還原造渣、加鋁脫氧后獲得鎳鉻系電熱合金熔體，然后采用沖包法將占總金屬液0.8-2wt%的鋁鈦硼粉末與合金熔體混合，一起加入到剩余的合金熔體中，40min后調(diào)整合金熔體成分，最后加入稀土 Ce和稀土 La，澆鑄成錠；(3)熱軋盤條:熱軋溫度:1350°C -1400°C，開軋溫度:1400°C，終軋溫度:1350°C ；(4)去應(yīng)力退火:在真空熱處理爐內(nèi)，真空度lX10_3Pa，退火溫度950°C，保溫12h ； (5)漂洗后進行多道次拉拔得到鐵鉻鋁系電熱合金絲。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，所述還原造渣工藝為加入占總金屬液Iwt%的硅鐵、2.3被％的石灰和0.8wt%的螢石料造渣，還原時間5-8分鐘。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，所述加鋁脫氧工藝為將合金熔體溫度調(diào)整至15600C _1590°C，加鋁深入脫氧，鋁的加入量為1.5Kg/t，脫氧時間大于15分鐘。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，合金成分優(yōu)選:C:0.013%, Si:3.2%, Mn:0.9%,Al:5%, Cr:18.4%, Nb:0.7%, Hf:1.4%, V:3.7%, Mo:1.2%, Ti:2%, Ce:0.08%, La:0.04%, B:1%, S ≤ 0.0001%, P ≤ 0.0001 %，余量為鎳和不可避免的雜質(zhì)。
【文檔編號】C22C1/02GK103938032SQ201410198007
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】郭健, 郭小芳, 郭乃林 申請人:鹽城市鑫洋電熱材料有限公司