低碳多元高電阻電熱合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種合金材料，特別是一種低碳多元高電阻電熱合金及其制備方法。所述低碳多元高電阻電熱合金的元素組成包括C、Si、Mn、Al、Cr、Co、Hf、Zr、Nb、Ti、Tb、Dy、B和Fe等。所述制備方法包括：配料、熔煉、均勻化退火、等溫鍛造、熱軋盤條、去應(yīng)力退火和漂洗后進(jìn)行多道次拉拔等工藝。本發(fā)明制備的材料成品具有良好韌性、高抗拉強(qiáng)度和抗氧化性，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
【專利說明】低碳多元高電阻電熱合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種合金材料，特別是一種低碳多元高電阻電熱合金及其制備方法?！颈尘凹夹g(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(jī)械、冶金、電子、化工等行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。目前使用的電熱合金主要分為兩大類:具有鐵素體組織的鐵鉻鋁合金和具有奧氏體組織的鎳鉻合金，鐵鉻鋁合金比鎳鉻合金有一系列優(yōu)點(diǎn)，如允許使用溫度高、電阻率高、易于熱冷加工等，但它有致命的弱點(diǎn)，脆性強(qiáng)，特別是高溫使用后變脆。其不僅限制了使用范圍，也嚴(yán)重地縮短了使用壽命。現(xiàn)有的鐵鉻鋁合金含碳量較高，合金元素單一，在高溫使用后，隨爐冷卻過程中，m23c6的析出是不可避免的，特別當(dāng)合金在高溫長期使用后，晶粒長得很粗大，晶界數(shù)量相對減少，在整個(gè)晶界上布滿了網(wǎng)狀M23c6，變脆程度更加嚴(yán)重。另外，現(xiàn)有合金的強(qiáng)度和抗氧化性也亟待提高。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有良好韌性、高抗拉強(qiáng)度和抗氧化性的低碳多元高電阻電熱合金及其制備方法。
[0004]一種低碳多元高電阻電熱合金，其特征在于，所述合金的元素組成及其質(zhì)量百分比為:C:0.001-0.002%, Si:0.07-0.08%,Μη:0.6-0.9%,A1:0.65-0.75%, Cr:11-13%.Co:3-4 Hf:6.5-7.5 Zr:8_9 Nb:4.5-5.5 T1:2_3 Tb:0.05-0.5 %, Dy:
0.05-0.5%,B:0.008-0.02%,S ( 0.0001%,P ( 0.0001 %，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0005]所述元素含量優(yōu)選為:C:0.0016%, Si:0.074 %, Μη:0.72%, A1:0.69%、Cr:
12.5%, Co:3.8%,Hf:7.2%, Zr:8.8%, Nb:5.2%, Ti:2.6%, Tb:0.08%, Dy:0.1%,B:
0.011%, S:0.0001%,P:0.00008%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0006]所述低碳多元高電阻電熱合金的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括:
(1)配料:按照以下組成進(jìn)行配料:C:0.001-0.002%, Si:0.07-0.08 %, Μη:0.6-0.9%,A1:0.65-0.75%, Cr:11-13%、Co:3-4%, Hf:6.5-7.5%, Zr:8-9%, Nb:4.5-5.5%, Ti:2-3%, Tb:0.05-0.5%, Dy:0.05-0.5%, B:0.008-0.02%, S ^ 0.0001%, P ( 0.0001%,余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；(2)熔煉:將上述原料放入磁懸浮真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，抽真空至lX10_3Pa，充入高純氬氣至1 X 104Pa，在2800°C -2900°C熔煉后隨爐冷卻成合金錠；
(3)均勻化退火:將合金錠放入真空熱處理爐內(nèi)，在真空度lX10_3Pa、溫度1100°C下保溫36小時(shí)后隨爐冷卻；(4)等溫鍛造:通過線切割將均勻化退火后的試樣加工成圓柱錠，在四柱液壓機(jī)上進(jìn)行等溫鍛造；(5)熱軋盤條:將鍛造后的試樣進(jìn)行熱軋盤條，熱軋溫度:1200°C -1300°C，開軋溫度:1280°C，終軋溫度:1200°C ； (6)去應(yīng)力退火:在真空熱處理爐內(nèi)，真空度lX10_3Pa，退火溫度1100°C，保溫10h ;(7)漂洗后進(jìn)行多道次拉拔得到符合規(guī)格的低碳多元高電阻電熱合金材料成品。[0007]所述制備方法中熔煉前使用鋁箔將硼粉包裹放置于坩堝最底部，Tb和Dy在出爐前4分鐘使用加料鉗放入已熔化的合金液中。為保證成分均勻，每個(gè)鑄錠都要熔煉4遍以上。
[0008]所述制備方法中等溫鍛造前需將試樣在熱處理爐中加熱至950°C，保溫1.5h，放入液壓機(jī)內(nèi)鍛造，鍛造溫度900°C -950°C，在I X IO-4S-1的應(yīng)變速率進(jìn)行等溫鍛造，變形量為50%。
[0009]本發(fā)明制備的材料成品具有良好韌性、高抗拉強(qiáng)度和抗氧化性。碳含量控制在
0.001-0.002%之間，能夠有效降低鐵素體合金中固溶的碳含量，從而降低高溫過程中M23C6在晶界的析出，提高合金韌性；稀土 Tb和Dy的加入能夠凈化合金基體，改善夾雜物形貌，細(xì)化晶粒，同時(shí)在晶界處形成的富氧顆粒能夠?qū)ξ诲e(cuò)滑移形成阻礙，從而提高合金強(qiáng)度；微量B的加入對于改善合金塑性和加工性能具有重要作用；降低鉻元素含量的同時(shí)，通過添加Co、Hf、Zr、Nb、Ti等元素能夠有效改善合金高溫力學(xué)性能和抗氧化性，其中，Al作為脫氧劑而添加，含量控制在0.65-0.75%為宜；Zr、Hf具有較高的抗腐蝕性，高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度等特性，8-9%的Zr和6.5-7.5% Hf可以明顯的提高合金的力學(xué)性能和抗氧化性；Ti能夠提高耐腐蝕性，含量控制在2-3%為宜。
【具體實(shí)施方式】:
[0010]下面通過實(shí)施例進(jìn)一步闡述和理解本發(fā)明。
[0011]實(shí)施例1-3的元素配比如表1所示。
[0012]表1實(shí)施例1-3的元素配比(wt % )
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種低碳多元高電阻電熱合金，其特征在于，所述合金的元素組成及其質(zhì)量百分比為:C:0.001-0.002%, Si:0.07-0.08 %, Mn:0.6-0.9%, Al:0.65-0.75%, Cr:11-13 %、Co:3-4 Hf:6.5-7.5 Zr:8_9 Nb:4.5-5.5 T1:2_3 Tb:0.05-0.5 %, Dy:0.05-0.5%,B:0.008-0.02%,S ( 0.0001%,P ( 0.0001 %，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種低碳多元高電阻電熱合金，所述元素含量優(yōu)選為:C:0.0016 Si:0.074 %、Mn:0.72 %、Al:0.69 %、Cr:12.5 %、Co:3.8 Hf:7.2Zr:8.8 %、Nb:5.2 %、T1:2.6 %、Tb:0.08 %、Dy:0.1 %、B:0.011 %、S:0.0001 P:0.00008%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種低碳多元高電阻電熱合金的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括:(I)配料:按照以下組成進(jìn)行配料:C:0.001-0.002%、Si:0.07-0.08%,Mn:0.6-0.9%, Al:0.65-0.75%, Cr:11-13%, Co:3_4%、Hf:6.5-7.5%, Zr:8_9%、Nb:4.5-5.5%, Ti:2-3%, Tb:0.05-0.5%, Dy:0.05-0.5%, B:0.008-0.02%, S ( 0.0001%,P^0.0001%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；(2)熔煉:將上述原料放入磁懸浮真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，抽真空至lX10_3Pa，充入高純氬氣至I X IO4Pa,在2800°C -2900°C熔煉后隨爐冷卻成合金錠；(3)均勻化退火:將合金錠放入真空熱處理爐內(nèi)，在真空度IX 10_3Pa、溫度1100°C下保溫36小時(shí)后隨爐冷卻；(4)等溫鍛造:通過線切割將均勻化退火后的試樣加工成圓柱錠，在四柱液壓機(jī)上進(jìn)行等溫鍛造；(5)熱軋盤條:將鍛造后的試樣進(jìn)行熱軋盤條，熱軋溫度:1200°C -1300°C，開軋溫度:1280°C，終軋溫度:1200°C ； (6)去應(yīng)力退火:在真空熱處理爐內(nèi)，真空度lX10_3Pa，退火溫度1100°C，保溫IOh ;(7)漂洗后進(jìn)行多道次拉拔得到符合規(guī)格的低碳多元高電阻電熱合金材料成品。`
4.如權(quán)利要求3所述制備方法，熔煉前使用鋁箔將硼粉包裹放置于坩堝最底部，Tb和Dy在出爐前4分鐘使用加料鉗放入已熔化的合金液中，為保證成分均勻，每個(gè)鑄錠都要熔煉4遍以上。
5.如權(quán)利要求3所述制備方法，等溫鍛造前需將試樣在熱處理爐中加熱至950°C，保溫`1.5h，放入液壓機(jī)內(nèi)鍛造，鍛造溫度900°C _950°C，在IX 1(^54的應(yīng)變速率進(jìn)行等溫鍛造，變形量為50%。
【文檔編號】C22C38/32GK103725972SQ201410013555
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13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