本发明专利技术提出一种改进的高电阻电热合金Cr20Ni80Zr，其元素及重量百分比含量为：C：0.01~0.06%；Si：1.0~1.50；Mn：0.1~0.6%；P：≤0.020%；S：≤0.015%；Cr：20.0~23.0%；Ti：≤0.20%；AL：≤0.25%；Fe：≤1.00%；Zr：0.20~0.60%；余量为Ni及不可避免的杂质。本发明专利技术还提出所述的电热合金的制备方法。本发明专利技术的Cr20Ni80Zr电热合金，具有高的使用寿命、加工性能好、优良抗氧化性能、热膨胀系数小、高温强度好；合金制备采用感应炉加电渣炉精炼双联熔炼法，使得合金脱气充分，钢液纯净，成分均匀，钢锭质量好；锻造采用天然气加热，减少本发明专利技术合金材料的氧化和有害物质的入侵，提高本发明专利技术合金成材率。
【技术实现步骤摘要】
改进的高电阻电热合金Cr20Ni80Zr及制备方法
本专利技术涉及电热合金
，特别涉及一种电加热元件用的高电阻电热合金材料Cr20Ni80Zr及其制备方法。
技术介绍
电热合金是将电能转化为热能的功能性材料，它的最高使用温度可达1400℃，在冶金、机械、石化、电气、建筑、军工、家电等领域中用于制造各种电热元件。目前电热合金材料己成为一种重要的工程合金材料，在国民经济中占有重要的地位。国外生产电热合金数量较大的国家有瑞典、俄罗斯、德国、美国和日本。有些国家由于镍资源比较丰富其电热合金中镍-铬合金的比例占50%一90%。我国于20世纪50年代初期开始生产镍-铬-铁电热合金产品。当时采用感应炉冶炼工艺,进入20世纪60年代，随着工业生产的发展对电热合金的需求量不断增长,经过近四十年的不断发展与完善，目前已建立了具有我国特点的电热合金体系。现在可以生产镍-铬、镍-铬-铁、铁-铬-铝全部牌号的电热合金线材、带材和扁丝。目前我国电热合金的产量居世界第一位，也是全世界电热合金品种最齐全的国家。随着科学技术研究的发展和人们生活水平的不断提高，各领域对高电阻电热合金需求不断增加，电热合金的市场前景将非常广阔。Cr20Ni80作为电热工程材料中电热合金的一种，随着家用电器工业的发展，及各种工业电炉的广泛使用，对高阻电热合金的需求量急剧增大。由于Cr20Ni80电热合金具有熔点高、热膨胀系数小、抗氧化性能良好和高温强度好的优良性能而成为各国电热合金中最为重要的牌号，从而得到广泛的应用。我国专业生产电热合金的厂家有几十家，就国内现有的Cr20Ni80产品与进口产品相对比，国内产品的寿命远低于国外产品的寿命。国产Cr20Ni80合金丝的寿命为2000小时，而进口合金产品可达到7000小时，是国产合金的3.5倍。并且国内某些厂家在生产Cr20Ni80的过程中，有时会出现铸锭在锻造过程中断裂，开裂的现象，这些都会影响成品的寿命。针对上述Cr20Ni80电热合金存在的不足，本申请人开发出了一种新型的高电阻电热合金Cr20Ni80Zr，具体见中国专利技术专利CN201110101552.8，这种合金的高温性能、使用寿命等相比原有的Cr20Ni80合金具有明显的提升，但是在长期使用过程中发现，这种合金在温度超过1250℃时使用寿命及抗高温氧化能力仍存在不小的问题，因此，需要对现有的高电阻电热合金Cr20Ni80Zr进行元素控制及生产工艺上的进一步优化，以期在高于1250℃的高温使用环境下仍能具有优异的高温性能和使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的Cr20Ni80Zr合金丝存在的缺陷，为了提高电热合金在更高的温度使用环境下的使用寿命，增强合金材料的抗氧化性能、提高合金的高温强度，提供了一种改进的高电阻电热合金Cr20Ni80Zr，其各种使用性能都优于Cr20Ni80合金材料，使用寿命高、加工性能好、优良抗氧化性能、热膨胀系数小、高温强度好的优良性能。为了实现上述目的，本专利技术的改进的高电阻电热合金Cr20Ni80Zr的元素及重量百分比含量为：C：0.01~0.04%；Si：1.0~1.40；Mn：0.10~0.50%；P：≤0.020%；S：≤0.015%；Cr：20.0~22.5%；Ti：≤0.20%；AL：≤0.25%；Fe：≤1.00%；Zr：0.20~0.60%；稀土元素0.10~0.40%，余量为Ni及不可避免的杂质；其中，所述的稀土元素为镧稀混合稀土，其含量为：La镧35%、Ce铈65%。本专利技术还提出所述的改进的高电阻电热合金Cr20Ni80Zr的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：S1：按设计成分配料，选用Ni、Cr、Mn、Fe、Si、AL、Ti、Zr含量大于99%纯金属材料作为原料；S2：中频感应炉冶炼，精炼温度：1540-1560℃；精炼时间：大于50分钟，出钢温度1560-1580℃；稀土元素在熔炼后期加入；S3：电渣精炼，电压：45-50V，电流：2500-3000A；S4：锻造，开锻温度1170℃，终锻温度≥900℃；S5：热轧，热轧温度：1190℃；终轧温度≥900℃；S6：盘条退火，退火温度1060℃，然后酸洗；S7：盘条多道次拉拔、退火、拉拔，前期拉拔时每道次拉拔的线径减少量为0.5-0.8mm；后期拉拔时每道次拉拔的线径减少量为0.1-0.4mm。优选的，所述步骤S7的盘条具体拉拔道次为：Φ8.0*-Φ7.5-Φ7.0-Φ6.5*-Φ6.0-Φ5.5-Φ5.0*-Φ4.5-Φ4.0-Φ3.7*-Φ3.3-Φ3.0-Φ2.8*-Φ2.5-Φ2.2-Φ2.0*-Φ1.8-Φ1.6-Φ1.4*-Φ1.2-Φ1.0*-Φ0.9-Φ0.8*；其中，“*”为中间退火道次。再优选的，在步骤S7中，中间退火为光亮热处理退火,温度为1050℃。本专利技术的改进的新型高电阻电热合金Cr20Ni80Zr与现有高电阻电热合金Cr20Ni80相比，具有更高的使用寿命、加工性能好、优良抗氧化性能、热膨胀系数小、高温强度好的优良性能。本专利技术的电热合金的制备，采用感应炉加电渣炉精炼双联熔炼法，使得合金脱气充分，钢液纯净，成分均匀，钢锭质量好；锻造采用天然气加热，减少本专利技术合金材料的氧化和有害物质的入侵，提高本专利技术合金成材率。附图说明无。具体实施方式结合具体实施例本专利技术的特点及优点详述如下。本专利技术的高电阻电热合金Cr20Ni80Zr的元素及重量百分比含量为：C：0.01~0.04%；Si：1.0~1.40；Mn：0.10~0.50%；P：≤0.020%；S：≤0.015%；Cr：20.0~22.5%；Ti：≤0.20%；AL：≤0.25%；Fe：≤1.00%；Zr：0.20~0.60%；稀土元素0.10~0.40%，余量为Ni及不可避免的杂质；其中，所述的稀土元素为镧稀混合稀土，其含量为：La镧35%、Ce铈65%。具体的，本专利技术的电热合金Cr20Ni80Zr与现有的电热合金的化学成分对比见表1：本专利技术的改进的高电阻电热合金Cr20Ni80Zr所设计成分的原理与作用作进一步说明：（1）铬的作用：铬是提高合金高温抗氧化性能的关键元素。合金在高温形成的保护氧化膜主要由Cr2O3组成。以Cr2O3为主的氧化膜较致密，附着性也较强，可以保证合金在高温下长期使用。（2）硅的作用：硅在高温氧化后生产SiO2，分布在氧化膜与基体金属的界面处，可以阻止氧渗入，降低合金的氧化速度。硅和稀土元素同时存在时，硅提高抗氧化性能的作用更加显著。提高抗氧化膜的致密性。（3）锰和铁的作用：锰和铁会降低合金的抗氧化性能，增加氧化速度，合金中含量应严格控制，分别限定在Mn0.6%；Fe1%以下是可以得。（4）镍的作用：镍是面心立方晶格，即奥氏体晶格，其熔点较高，塑性好，韧性好，室温较硬，高温有一定强度，它在空气中不易氧化，化学性质稳定，仅易溶于硝酸。镍在镍基电热合金中是母体，它本身的特性起主导作用。镍的电阻率比铝、铜大3-4倍，线膨胀系数较小，高温抗氧化腐蚀性好，是很好的电热合金基体材料。镍为奥氏体化元素，可以提供良好的综合性能，稳定性好高温下可以与铬形成固溶体，最有比较高的高温强度，在常温时具有高的塑性，良好的加工工艺性质。（5）稀土元素的作用：稀土是强还本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改进的高电阻电热合金Cr20Ni80Zr，其特征在于，所述的电热合金Cr20Ni80Zr的元素及重量百分比含量为：C：0.01~0.04%；Si：1.0~1.40； Mn：0.10~0.50%；P：≤0.020%；S：≤0.015%；Cr：20.0~22.5%；Ti：≤0.20%；AL：≤0.25%； Fe：≤1.00% ；Zr：0.20~0.60%；稀土元素0.10~0.40%，余量为Ni及不可避免的杂质；其中，所述的稀土元素为镧稀混合稀土，其含量为：La镧35%、Ce铈65%。
【技术特征摘要】
1.一种改进的高电阻电热合金Cr20Ni80Zr，其特征在于，所述的电热合金Cr20Ni80Zr的元素及重量百分比含量为：C：0.01~0.04%；Si：1.0~1.40；Mn：0.10~0.50%；P：≤0.020%；S：≤0.015%；Cr：20.0~22.5%；Ti：≤0.20%；AL：≤0.25%；Fe：≤1.00%；Zr：0.20~0.60%；稀土元素0.10~0.40%，余量为Ni及不可避免的杂质；其中，所述的稀土元素为镧稀混合稀土，其含量为：La镧35%、Ce铈65%。2.一种制备如权利要求1所述的高电阻电热合金Cr20Ni80Zr的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1：按设计成分配料，选用Ni、Cr、Mn、Fe、Si、AL、Ti、Zr含量大于99%纯金属材料作为原料；S2：中频感应炉冶炼，精炼温度：1540-1560℃；精炼时间：大于50分钟，出钢温度1560-1580℃；稀土元素在熔炼后期加入；S3：电渣精炼，电压...
【专利技术属性】
技术研发人员：华大凤，刘威，邵兴明，
申请(专利权)人：江苏新华合金电器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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