本发明专利技术公开了一种含稀土La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料，属钢铁合金材料技术领域，其具有如下的成分及质量百分比：C≤0.025，Cr：19.5-21.5，Al：5.5-6.5，Zr：0.1-0.15，N≤0.02，Si≤0.2，Mn≤0.2，P≤0.01，S≤0.01，La：0.01-0.035，余量为Fe和不可避免的杂质。该成分范围内的电热合金具有优异的抗高温氧化性能，主要用作工作温度在1000-1300°C的粉末冶金烧结炉、高温热处理炉等的电热元件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种含稀土 La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料，属钢铁合金材料
技术介绍
Fe-Cr-Al电热合金含13_27wt.%Cr，3.5_7wt.%A1，基体组织具有体心立方结构。常用的 Fe-Cr-Al 合金材料有 0Cr23A15、0Cr21A16 和 0Cr27A17Mo2 等。Fe-Cr-Al 电热合金是我国应用最广泛的电热合金，它具有良好的耐热性、抗高温氧化性，电阻率系数较大，电阻温度系数小，功率稳定，在氧化性气氛中生成致密的Al2O3和Cr 203氧化膜，起到良好的保护作用，而且价格低廉，主要被用于制造各种中、高温电炉加热元件。目前，瑞典的KANTHAL公司生产的型号为Kanthal A-1的Fe-Cr-Al合金使用温度可以达到1400° C，并且具有非常高的电阻率和优异的高温抗氧化性能；而我国生产的如0Cr27A17Mo2正常使用温度在1200-1300° C，和国外同类产品相比还有一定的差距。但是Fe-Cr-Al电热合金高温强度低，容易产生蠕变变形，经高温使用后，晶粒长大显著，异常粗大的晶粒容易造成发热体的脆断。目前，Fe-Cr-Al电热合金用于制造加热炉的电炉丝时，存在的主要问题就是使用寿命太短。若用N1-Cr合金取代Fe-Cr-Al合金，则使用温度难以满足；若用难熔金属或非金属电热体取代，价格又昂贵。因此，工业电炉的发展迫切需要开发新的Fe-Cr-Al电热合金，提高其高温强度、抗氧化性及使用寿命。研发新一代高端Fe-Cr-Al电热合金可以通过添加稀土元素来提高抗氧化性、高温使用寿命及抗发热体的脆化能力。本专利技术涉及一种含稀土 La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料，不仅克服了 Fe-Cr-Al合金的高温脆化，改善抗氧化性，而且热强性也得到了提高，抗高温腐蚀能力增强，具有优异的综合性能。添加一定的La可以减少Fe-Cr-Al合金中铝消耗的速度，提高寿命。我国稀土资源丰富，研宄稀土元素合金化，特别是用稀土元素改善Fe-Cr-Al电热合金的高温性能具有很强的现实意义和广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含稀土 La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料。该成分范围内的电热合金主要用在工作温度在1000-1300° C的粉末冶金烧结炉、高温热处理炉等的电热元件。本专利技术的含稀土 La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料，具有如下的成分及质量百分比:C 彡 0.025，Cr:19.5-21.5，Al:5.5-6.5，Zr:0.1-0.15，N 彡 0.02，Si ( 0.2，Mn ^ 0.2, P ^ 0.01，S 彡 0.01，La:0.01-0.035，余量为 Fe 和不可避免的杂质。含稀土 La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料的制备方法，采用真空感应熔炼工艺，真空感应熔炼时前，坩祸中先放入纯Fe，铬铁以及纯Zr;接着抽真空至低于3Pa，然后充Ar气；将坩祸中的纯Fe，铬铁以及纯Zr熔清后，停电冷凝30分钟；待钢液表面结膜以后，打开感应炉，放入Al-La中间合金及纯Al，然后抽真空低于5Pa，充Ar气，缓慢的将Al-La中间合金及纯Al熔清；熔炼后浇铸成型，再经热锻、热轧、冷轧和再结晶热处理，可最终制得。热锻的变形量为40%，热轧的变形量为75%，冷轧的变形量为90%。再结晶热处理:950-1050° C保温5分钟，空冷。Al以纯Al的形式加入且收得率按85%计算，Zr以纯Zr的形式加入且收得率按90%计算，Cr通过微碳铬铁的形式加入，La以Al-La中间合金的形式加入。熔炼前去除Al表面氧化层，配料时Al和La的质量比为3: 5，熔炼时真空度低于5Pa，充Ar气熔炼。本专利技术的有益效果:本专利技术成分范围内的钢在再结晶处理后，1300° C等温氧化360小时氧化增重低于2mg/cm_2，该成分范围内的电热合金具有优异的抗高温氧化性能，主要用作工作温度在1000-1300° C的粉末冶金烧结炉、高温热处理炉等的电热元件。本专利技术的机理如下所述:加入合适的稀土 La元素可以促进保护性氧化膜的形成，显著降低合金的等温氧化增重，提高氧化膜在等温条件下的抗剥落性，改善合金在苛刻服役条件下的抗氧化性能；同时还可以细化晶粒，钉扎晶界，抑制晶粒长大，从而减缓Fe-Cr-Al电热合金高温晶粒粗化的速度，延长高温使用寿命。【具体实施方式】现将本专利技术的具体实施例叙述于后。实施例1 本实施例中，采用含稀土 La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料的成分及质量百分比如下: Cr19.83% Al6.23% N0.011% Mn0.08% C0.012% 稀土 La0.01% Si0.09% Zr0.13% S0.005% P0.007%Fe余量 采用真空感应熔炼工艺方法，经综合计量计算和配料熔炼后，浇铸前将经真空电弧炉熔炼所得的稀土中间合金Al-La直接投入，浇铸成型，再经热锻、热轧、冷轧和再结晶热处理(1000° C保温5分钟，空冷)，最终制得含稀土 La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料，且1300° C等温氧化360小时氧化增重约1.89mg/cm_2。实施例2 本实施例中，采用含稀土 La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料的成分及重量百分比如下: Cr21.2% Al5.93% N0.013% Mn0.10% C0.023% 稀土 La0.03% Si0.06% Zr0.14% S0.004% P0.009%Fe余量 采用真空感应熔炼工艺方法，经综合计量计算和配料熔炼后，浇铸前将经真空电弧炉熔炼所得的稀土中间合金Al-La直接投入，浇铸成型，再经热锻、热轧、冷轧和再结晶热处理(1000° C保温5分钟，空冷)，最终制得含稀土 La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料，且1250° C等温氧化360小时氧化增重约1.67mg/cm_2。该类含稀土 La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料在1250-1300° C等温抗氧化性能与瑞典KANTHAL公司生产的型号为Kanthal A-1电热合金的抗氧化性能差不多。该类含稀土 La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料可以用作工作温度在1000-1300° C的烧结炉、热处理炉等的电热元件。实施例只是为了便于理解本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术保护范围的限制，凡是未脱离本专利技术技术方案的内容或依据本专利技术的技术实质对以上方案所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本专利技术保护范围之内。【主权项】1.含稀土La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料，其特征在于具有如下的成分及质量百分比:C 彡 0.025，Cr:19.5-21.5，Al:5.5-6.5，Zr:0.1-0.15，N 彡 0.02，Si ( 0.2，Mn ^ 0.2, P ^ 0.01，S 彡 0.01，La:0.01-0.035，余量为 Fe 和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述含稀土La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料的制备方法，采用真空感应熔炼工艺，真空感应熔炼时前，坩祸中先放入纯Fe，铬铁以及纯Zr;接着抽真空至低于3Pa，然后充Ar气；将坩祸中的纯Fe，铬铁以及纯Zr熔清后，停电冷凝30分本文档来自技高网...
【技术保护点】
含稀土La的具有优异抗高温氧化性能的电热合金材料，其特征在于具有如下的成分及质量百分比：C≤0.025，Cr：19.5‑21.5，Al：5.5‑6.5，Zr：0.1‑0.15，N≤0.02，Si≤0.2，Mn≤0.2，P≤0.01，S≤0.01，La：0.01‑0.035，余量为Fe和不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐裕来，刘青欢，肖学山，李钧，彭伟，吉利文，
申请(专利权)人：上海大学兴化特种不锈钢研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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