本发明专利技术涉及用于高温使用的合金。本发明专利技术的特征在于所述合金主要由Ｎｉ、Ｃｒ和Ｆｅ构成，其中所述合金具有主要组成使得元素Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎｂ和Ｍｏ的含量在下面重量％区间范围内：Ｆｅ５－１３、Ｓｉ１－３、Ｃ＜０．１、Ｎｂ＜０．２、Ｍｏ＜１．０和Ｎｉ构成余量，但其含量不超过６９％，Ｃｒ含量多于Ｃｒ＝１５并且低于Ｃｒ＝５×Ｓｉ－２．５×Ｆｅ＋４２．５和Ｃｒ＝２５中的较低值。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高温用途的Ni-Cr-Fe合金 本专利技术涉及在高温使用的Ni-Cr-Fe合金。基于Ni-Cr和Ni-Cr-Fe体系、铬含量至多30重量°/。和硅含量至多 3重量％的奥氏体合金已经用于至多1,1001C操作温度的高温用途多 年。这些合金通常也含有少量稀土金属的添加。如标准ASTMB 344-01 和DIN 17 470 (及DIN 17 472)已经限定了这种具有不同镍含量并用于 在其它应用、工业炉和家庭应用中用于加热的电阻材料的合金。这些 标准相互间并不完全一致，如能从表l中所看出的。表l也给出非标 准合金的名义组成，如美国专利2, 858, 208所限定的。尽管已知这种 合金不再可以从市售获得，但其早先一直用于相同的应用。表1.由DIN和ASTM标准规定的Ni-Cr-(Fe)电阻材料、及由美国 2， 858， 208规定的合金的以重量百分比的化学组成。<table>table see original document page 5</column></row><table>承同时也是DIN 17 742 **包括至多l°/。Co。通常，对于Ni-Cr-(Fe)合金，最大操作温度和寿命随着Ni含量 增加而增加，但一些其它合金元素对于这些性能也具有主要影响。在 这些合金上形成特别是由&203构成的保护性氧化物层，在一些情况 下，如果在合金中添加Si那么氧化物层中也具有一定量的Si02。已经使用少量添加特定物质例如稀土金属以进一步提高氧化物层的性能， 一些专利推荐这种方式以获得具有高氧化稳定性的材料。这样的专利 的实例是EP 0 531 775和EP 0 386 730。除高氧化稳定性外，需要电阻材料具有相对高的电阻率以至于能 够在具有给定尺寸和重量限制的电加热元件中获得所需的功率输出。 通常在如果制备具有相同横截面积、具有一定的额定功率的电加热元 件作为导体的情况下，具有较高电阻率的合金可制得较短的导体，因 此节省重量，其直接导致节约成本。对于电阻材料，通过工作温度的电阻率和室温电阻率间的比值给 出在升高温度下的电阻率变化Ct。这一参数对于沿着电阻元件获得温 度的均匀分布是重要的因素，特别是当总的运行时间增加时。Ct值越 低，温度分布将越均匀，由于降低了局部过热的风险，这通常会导致 元件更长的寿命。通常Ct随着Ni含量的增加而降低，但Cr、 Fe和Si 的含量也是重要的。对于Ni含量高于40%的电阻材料Ct值也取决于在 最后加热到炽热后的合金冷却速率。表2给出了具有由ASTM B 344-01和DIN17 470规定组成的合金 及由美国2， 858， 208规定組成的合金在室温时的电阻率和在l，OOO匸 时的"的典型值。所有测试的合金以加热到炽热然后在退火后使其在 空气中下自由冷却的金属丝形式进行测试。表2中的值基于申请人在 完全相同测试条件下的比较测量，而不是直接取自公开的标准。这些 标准仅给出推荐的值，或它们指定的区间太大而使这些给出的值不能 直接进行比较。这种情况下的Ct值如ASTM B 70-90所规定的那样测定，除了进 行一处调整外测试前的测试材料的电阻率作为计算Ct值的参考值， 而不是将进行测试后的电阻率作为参考值。表2. NiCr(Fe)电阻材料室温下的电阻率(ohm . mm7m)和在1000<table>table see original document page 7</column></row><table>Ct值对于在高操作温度下的具有金属外套(cover)的管状元件的外套的寿命特别重要，该具有金属外套的管状元件包括埋入置于外套 内的电绝缘MgO粉末中的电加热團(heating coil)。这是由于MgO 绝缘性质主要取决于温度，因此温度升高的区域有引起漏电电流，或 甚至在加热圏和金属外壳间短路的可能。对于具有高操作温度金属套的管状元件的典型应用是家用烤箱的 烤架部件。已知具有由NiCr80 20类型合金制的加热圏的元件比具有 由NiCr60 15类型合金制的加热圏的等效元件具有沿元件更为均匀的 温度分布和更长的寿命。首先提到的元件类型的更为均匀的温度分布 也导致在家用烤箱中更为均匀的热量分布，这通常是所希望的。基于Fe-Cr-Al体系的合金通常也用于管状元件，特别是作为水加 热管状元件。然而，这些合金并不适于在套灼热变红的载荷条件下进 行操作的元件，因为已知在这些情况下合金中存在的Al随着时间会导 致MgO粉末差的绝缘能力。除Nb外，Mo和W也用于一些镍基合金以提高高温的机械性能。 然而这些合金元件的高成本意味着这种方法并不适于成本作为重要因 素的应用。特别的，添加Nb也导致合金较低的热加工性，这会导致在 热轧过程中降低生产率，这引起生产成本增加。发现为高温用途在特定镍基合金中C含量高于0.1重量％。这些合金已知为"铸造合金"，它们并不适于使用在其它应用中使用的常规 方法例如轧制和挤压进行加工以形成电阻材料。由于在其它因素中它 们受限的氧化稳定性，高含量碳使得这些合金也不适于用于加热的电 阻材料。具有Cr含量高于25重量％的合金通常具有差的可加工性能，这导 致高的生产成本。这将这种合金例如NiCr 70 30类型限制为在成本不 是很重要的应用中使用。本专利技术提供兼有相对低的生产成本(如果可能如NiCr 60 15—样 的低成本)和下面性能的Ni-Cr-Fe合金组成好的氧化稳定性、相对 高的电阻率，以及如NiCr 80 20那样的随温度增加电阻率变化小。获 得低生产成本的重要因素是组成好的热加工性，和低的如镍和钴昂贵 合金元素的总含量。因此，本专利技术涉及一种高温使用的合金，其特征在于，所述合金 主要由Ni、 Cr和Fe构成，其中合金具有主要组成使得元素Cr、 Fe、 Si、 C和Nb含量在下面重量。/。区间范围内Cr 15-25Fe 5-13Si l-3C<0. 1Nb<0. 2以及余量是Ni，但不超过69%。为了获得令人满意的Ct值，根据本专利技术的合金应含有至少57%Ni， 优选至少60%Ni。根据一个优选的实施方案，合金还能含有至多总量7%的Al、 Ca、 Cu、 Hf、 Mg、 Mn、 Mo、 N、 Ta、 Ti、 V、 W、 Y、 Zr和稀土金属，杂质至 多最大值1%。 Co能取代至多5。/。的Ni。下面将更为详细的描述本专利技术，特别是结合如附图所示的本专利技术的实施方案，其中附图说明图1以相图形式显示了与现有合金比较的根据本专利技术的有利和特 别有利的合金组成的区域。图2以相图形式显示了根据本专利技术具有2%的Si含量的有利和特 别有利的合金组成的区域。图3以相图形式显示了根据本专利技术具有2%的Si含量的有利和特 别有利的合金组成的可选择区域。根据一个实施方案，根据本专利技术的合金特征在于iooor时Ct值是1.10或更低。可以按照例如标准ASTM B70-90所规定的那样测量Ct 值。以实验室规模熔炼八种不同的根据本专利技术的合金组成，根据下面 标准工艺热轧并冷拉成金属丝。表3和表4给出合金的化学组成、它们的电阻率及它们iooor;时的Ct值。表3测试熔体的化本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于高温使用的合金，其特征在于，所述合金主要由Ｎｉ、Ｃｒ和Ｆｅ构成，其中所述合金具有主要组成使得元素Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎｂ和Ｍｏ的含量在下面重量％区间范围内： Ｆｅ５－１３ Ｓｉ１－３ Ｃ＜０．１ Ｎｂ＜０．２ Ｍｏ＜１．０ Ｎｉ构成余量，但其含量不超过６９％，Ｃｒ含量大于Ｃｒ＝１５并且低于Ｃｒ＝５×Ｓｉ－２．５×Ｆｅ＋４２．５和Ｃｒ＝２５中的较低值。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R诺林，
申请(专利权)人：桑德维克知识产权股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]
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