一種鎳鉻鐵系多元高電阻電熱合金帶材的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鎳鉻鐵系多元高電阻電熱合金帶材的制備方法，所述制備方法包括：配料、熔煉、鍛造、軋制、軋后熱處理等工藝。本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化鎳鉻鐵系電熱合金的元素組成及其配比，優(yōu)化熔煉、鍛造、軋制和熱處理的工藝參數(shù)，改善夾雜物形貌，提高合金帶材的力學(xué)性能、使用溫度和壽命，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(shuō)明】—種鎳鉻鐵系多元高電阻電熱合金帶材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種鎳鉻鐵系多元高電阻電熱合金帶材的制備方法。
【背景技術(shù)】；
[0002]電熱合金是將電能轉(zhuǎn)化為熱能的功能性合金材料，在冶金、機(jī)械、石化、電氣、建筑、家電等領(lǐng)域中用于制造各種電熱元件。目前，電熱合金已經(jīng)成為一種重要的工程合金材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。電熱合金按照化學(xué)成分可分為鎳鉻合金、鎳鉻鐵合金和鐵鉻鋁合金三個(gè)系列，其中，Cr20Ni35是鎳鉻鐵合金的典型代表，它的最高使用溫度為1100°C，屬于中溫級(jí)電熱合金。我國(guó)專業(yè)生產(chǎn)電熱合金的廠家多達(dá)上百家，但產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，Cr20Ni35產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命與進(jìn)口合金絲相比又很大差距。本領(lǐng)域公知的合金中的非金屬夾雜物對(duì)合金強(qiáng)度、韌性、疲勞強(qiáng)度、抗氧化性等具有重要影響，隨著對(duì)合金質(zhì)量要求的日趨嚴(yán)格，進(jìn)一步降低夾雜物含量、改善夾雜物形貌成為目前本行業(yè)的主要目標(biāo)之一。本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化鎳鉻鐵系電熱合金的元素組成及其配比，優(yōu)化熔煉、鍛造、軋制和熱處理的工藝參數(shù)，改善夾雜物形貌，提高合金的力學(xué)性能、使用溫度和壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鎳鉻鐵系多元高電阻電熱合金帶材的制備方法。
[0004]一種鎳鉻鐵系多元高電阻電熱合金帶材的制備方法，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≤0.0001%、S1:0.4-0.6 %、Mn:1-1.2%、Al:1-1.2%, Cr:12-14%, N1:32-33%, Co:3_4%、Hf:1_2%、Zr:2_3%、Nb:1_2%、Ti:4-5%,Mo:0.5-0.8%、Tb:0.01-0.l%,Dy:0.01-0.l%Xe:0.01-0.1%,B:0.005-0.01%,
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父104?&，在28001:以上熔煉后隨爐冷卻成合金錠；(3)鍛造:將上述合金錠放入300°C的箱式電阻爐中加熱，在2h內(nèi)升溫至1350°C，保溫25min后放入等溫鍛造機(jī)內(nèi)鍛造，總變形量大于50%，開鍛溫度為1250°C，終鍛溫度大于800°C，鍛造后油淬:(4)軋制:將鍛造奸的坯材放入400°C的箱式電阻爐中加熱，在2h內(nèi)升溫至1300°C，保溫Ih后取出進(jìn)行軋制，軋制分3道，每道次下壓量25%，開軋溫度1200°C，終軋溫度大于850°C，軋制后油淬；(5)軋后熱處理:將軋后帶材加熱至900°C，保溫10h，水淬:(6)線切割獲得符合尺寸規(guī)格的鎳鉻鐵系多元高電阻電熱合金帶材。
[0005]所述制備方法中原料配比優(yōu)選C:0.0001%, Si:0.5%, Mn:1.1%, Al:1%, Cr:13%, Ni:32.6%, Co:3.2%, Hf:1.5%, Zr:2.8%, Nb:1.4%, T1:4.3%, Mo:0.7%, Tb:
0.08%,Dy:0.05%,Ce:0.05%,B:0.01%,S ^ 0.0001%,P ( 0.0001 %，余量為鐵和不可
避免的雜質(zhì)。
[0006]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、Dy和Ce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。
[0007]本發(fā)明制備的帶材具有較高的力學(xué)性能、使用溫度和壽命。Cr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12-14%為宜；稀土 Tb、Dy和Ce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)度和產(chǎn)品的使用壽命；微量B的加入對(duì)于改善合金塑性和加工性能具有重要作用；通過(guò)添加Co、Hf、Zr、Nb、Mo、Ti等元素能夠有效改善合金高溫力學(xué)性能和抗氧化性；A1作為脫氧劑而添加，含量控制在1-1.2%為宜；Zr、Hf具有較高的抗腐蝕性，高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度等特性，2-3%的Zr和1-2% 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4-5%為宜。通過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐不斷地優(yōu)化鎳鉻鐵系多元高電阻電熱合金帶材的制備工藝，包括熔煉、鍛造、軋制和熱處理的各種參數(shù)，能夠有效地提高合金帶材的力學(xué)性能、使用溫度和壽命。
【具體實(shí)施方式】:
[0008]下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步闡述和理解本發(fā)明。
[0009]按照如下方法制備實(shí)施例的合金帶材:(I)配料:按照C:0.0001%、S1:0.5%、Mn:1.1 Al:1 Cr:13 Ni:32.6 %, Co:3.2 %, Hf:1.5 %, Zr:2.8 %, Nb:1.4 %,Ti:4.3 Mo:0.7 Tb:0.08 %、Dy:0.05 %、Ce:0.05 B:0.01 S ^ 0.0001P^0.0001%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)進(jìn)行配料；(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父10乍&，在28001:以上熔煉后隨爐冷卻成合金錠；(3)鍛造:將上述合金錠放入300°C的箱式電阻爐中加熱，在2h內(nèi)升溫至1350°C，保溫25min后放入等溫鍛造機(jī)內(nèi)鍛造，總變形量大于50%，開鍛溫度為1250°C，終鍛溫度大于800°C，鍛造后油淬；(4)軋制:將鍛造好的坯材放入400°C的箱式電阻爐中加熱，在2h內(nèi)升溫至1300°C，保溫Ih后取出進(jìn)行軋制，軋制分3道，每道次下壓量25%，開軋溫度120(TC，終軋溫度大于850°C，軋制后油淬；(5)軋后熱處理:將軋后帶材加熱至900°C，保溫10h，水淬；(6)線切割獲得符合尺寸規(guī)格的鎳鉻鐵系多元高電阻電熱合金帶材。
[0010]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、Dy和Ce在出爐前4分鐘使用加料鉗放入己熔化的合金液中。為保證成分均勻，每個(gè)鑄錠都要熔煉4遍以上。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例制備的合金成品具有較高的力學(xué)性能、使用溫度和壽命，抗拉強(qiáng)度可達(dá)900MPa，延伸率可達(dá)24%，快速壽命測(cè)試(測(cè)試條件:130(TC、帶材寬度2mm)壽命值可達(dá)300h?？朔爽F(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(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)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(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種鎳鉻鐵系多元高電阻電熱合金帶材的制備方法，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 ( 0.0OOl %、Si:0.4-0.6 %, Mn:1-1.2 %、Al:1-1.2%, Cr:12-14%, N1:32-33%, Co:3_4%、Hf:1_2%、Zr:2_3%、Nb:1_2%、Ti:4-5%,Mo:0.5-0.8%、Tb:0.01-0.l%,Dy:0.01-0.l%Xe:0.01-0.1%,B:0.005-0.01%,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父104?&，在28001:以上熔煉后隨爐冷卻成合金錠；(3)鍛造:將上述合金錠放入300°C的箱式電阻爐中加熱，在2h內(nèi)升溫至1350°C，保溫25min后放入等溫鍛造機(jī)內(nèi)鍛造，總變形量大于50%，開鍛溫度為1250°C，終鍛溫度大于800°C，鍛造后油淬；⑷軋制:將鍛造好的坯材放入400°C的箱式電阻爐中加熱，在2h內(nèi)升溫至1300°C，保溫Ih后取出進(jìn)行軋制，軋制分3道，每道次下壓量25%，開軋溫度1200°C，終軋溫度大于850°C，軋制后油淬；(5)軋后熱處理:將軋后帶材加熱至900°C，保溫10h，水淬；(6)線切割獲得符合尺寸規(guī)格的鎳鉻鐵系多元高電阻電熱合金帶材。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，原料配比優(yōu)選C:0.0001%, Si:0.5%, Mn:1.1%,Al:l%,Cr:13%, N1:32.6%, Co:3.2%, Hf:1.5%, Zr:2.8%, Nb:1.4%, Ti:4.3%, Mo:0.7%, Tb:0.08%, Dy:0.05%, Ce:0.05%, B:0.01%, S ^ 0.0001%, P ^ 0.0001%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所 述的制備方法，熔煉前使用鋁箔將硼粉包裹放置于坩堝最底部，Tb、Dy和Ce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。
【文檔編號(hào)】C22F1/00GK103938058SQ201410197755
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)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(qǐng)人:鹽城市鑫洋電熱材料有限公司