本发明专利技术公开了一种韧性铁－铬－铝铁素体电热合金，其化学成份质量百分比为：Ｃ≤０．０１，Ｎ≤０．０５，Ｓｉ≤０．１，Ｍｎ≤０．０８，Ｃｒ２１．５－３１，Ａｌ≤３．０－６．０，Ｐ≤０．０３０，Ｓ≤０．０３０，余量为Ｆｅ及不可避免的杂质。该韧性铁－铬－铝铁素体电热合金不仅具有优异的耐蚀性能，还具有良好的韧性；其比镍铬电炉丝成本低、使用温度高３００℃，且使用寿命长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属功能材料，具体地说，涉及一种具有优良韧性的铁-铬-铝 铁素体电热合金。
技术介绍
近来年稀有金属镍的价格飞涨，使奥氏体不锈钢价格翻番，镍基奥氏体不 锈钢的应用受到严重影响，而铁素体、马体系不锈钢使用范围进一步扩大，高铬(25-31%)铁素体不锈钢，不仅有优良的耐蚀性能，且极好的耐应力腐蚀、 耐缝隙腐蚀、耐孔蚀能力，可代替昂贵的镍基和钛等高级耐蚀合金材料。高铬 铁素体不锈钢的耐蚀性虽优良，但严重的脆性阻碍其被广泛选用。含铝的高铬 铁素体合金，又称铁铬铝合金，是大量应用的电炉丝材料。其比镍铬电炉丝使 用温度高30(TC,但由于脆性严重影响使用寿命。据统计，我国年电热合金产量 约万吨，次于瑞典居世界第二位。其中，镍铬合金仅占8%左右。铁铬铝合金占 90%以上，而瑞典、美国、日本、俄罗斯等国均以镍铬合金为主。铁铬铝电热合 金比镍铬合金有一系列优点，如允许使用温度高、电阻率高、易于热冷加工等， 但它有致命的弱点，即脆，特别是高温使用后变脆。其不仅限制了使用范围， 也严重地缩短了使用寿命。所以，如能开发出辆性的，或至少高温用后不严重 变脆的铁铬铝电热合金丝将有重大意义。现有的铁铬铝电炉丝的含碳量较高，在高温使用后，随炉冷却过程中，M23C6 的析出是不可避免的，特别当炉丝在高温长期使用后，晶粒长得很粗大，晶界 数量相对减少，在整个晶界上布满了网状M23C6，变脆程度更加严重。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种韧性铁-铬-铝铁素体电热合金，其具有优异耐蚀 性能，还具有良好的韧性，应用于电炉丝材料，其比镍铬电炉丝成本低、使用温度高30(TC,其使用寿命长。本专利技术提供的韧性铁-铬-铝铁素体电热合金，其化学成份质量百分比为C 《0.01, N《0.05， Si《0.1, Mn《0.08， Cr21.5-31, Al《3. 0-6. 0， P《0.030, S《0.030,余量为Fe及不可避免的杂质。所述的韧性铁-铬-铝铁素体电热合金，其含C的质量百分比为(X 0.005, 其含N的质量百分比为N《0.025。所述的韧性铁-铬-铝铁素体电热合金，其含C的质量百分比为C《0. 001， 其含N的质量百分比为N《0. 005。所述的韧性铁-铬-铝铁素体电热合金，它还含Mo或Nb,其质量百分比为 1. 4-2. 6。本专利技术的设计思路是降碳、氮，保证必要的铬、铝含量，以确保其耐腐蚀 性能和韧性；以稳定组织和改善性能；进行成分设计，并逐步优化成分。 影响铁铬铝电热合金辆性的因素1、 韧脆转变温度铁铬铝电热合金在较高温度时，韧性很好；当温度降至 某一温度以下时，韧性突然降得很低、很脆。该临界温度被称为軔脆转变温度。 一般纯度的铁铬铝电热合金韧脆转变温度在60-8(TC左右，所以限制了其使用。2、 M2A析出合金中铬含量很高，且铁素体中碳的溶解度比奥氏体中低得 多，因而M23C6析出倾向强烈。如在高于80(TC以上析出，多以颗立状在晶界析出， 对脆性影响不大；在晶界以网状的析出速度很快，在各种热工艺后的冷却过程 中，很难避免。其不仅使合金变脆，且引起严重的晶界腐蚀，是高铬铁素体合 金被限制使用的另一重要原因。3、 a相析出根据Fe-Cr相图，在含30°/。Cr的铁素体合金中，约70(TC以下4才开始析出c7相，60(TC长期保温后，cj相可达40%左右。d相是脆的，合金中 如含有较多的a相时，是不能被选用的。但由于高铬铁素体合金中的cr相析出 温度低，析出速度缓慢，约需几个个小时才开始析出。因此在各种热工艺后的冷加过程中， 一般不会析出，不影响使用，但不宜在ct相易析出温度下使用。解决铁铬铝电热合金脆性的途径1. 防止cj相析出由于ct相形成温度低，析出速度缓慢，在热加工、热处理、焊接等热工 艺后的冷却过程中， 一般较易避免，不会引起脆性；但是该类合金不宜在(7相 析出的300-70(TC温度范围内使用。2. M23C6相在晶界以网状析出当合金中含碳量不够低时，在500-70(TC温度范围内，只需要几分钟， 甚至几秒钟，即可在晶界上形成网状M2A 。因此各种热工艺后的冷却过程中， M23C6的网状析出几乎是不可避免的，需要找途径解决。下表为碳、氮在铁铬铝电热合金中的最大溶解度温度(。c)<table>table see original document page 5</column></row><table>由表可知，当铁铬钼电热合金中，碳含量低于0. 004%时，927'C时效不再析出 M23C"当温度降至70(TC时，不析出M2A的碳量要求降得更低。但如合金中的碳 含量能降到0. 004%的水平，M23C6析出倾向将大大降低，析出数量也会很少，不 会造成较大的影响。由表中还可看出，氮含量低于O. 006%时，593匸长期时效也 不会析出Cr2N故当氮含量达到该水平时，不用担心由此引起的脆性。3.降低合金的軔脆转变温度:高铬铁素体合金的装置大都在室温上工作，但设备安装和检修都在室 温下进行。如在室温下很脆的材料，是不能被选用的。因此，如何使合金中 高铬铁素体合金的韧脆转变温度降至室温以下，是使其广泛应用的前提。我国东北地区，冬季室温外温度有时达零20-3(TC,所以要求軔脆转变温度降 这个水平。我们对高铬铁素体合金的韧脆转变温度了大量工作，发现碳、氮的影 响最大。表(1)、 (2)列出了碳和氮含量对Cr30Mo2合金韧脆转变温度的影 响。表(1)碳含量对Cr30Mo2合金韧脆转变温度的影响<table>table see original document page 6</column></row><table>含N" 0. 0057 ~ 0. 0083%， 02: 0.0032—0.0040% 表(2)氮含量对韧脆转变温度的影响※<table>table see original document page 6</column></row><table>※合金中含C: 0.0018-0.0024%, 02: 0.0017-0.0045%根据现有数据，高铬铁Cr30Mo2合金中，将碳降至0. 003%以下，氮含量降至 0. 007%以下，脆性转变温度降至-40-20。综上所述，解决铁铬铝电热合金脆性关键是降低合金中的碳和氣的含量， 特别是碳的含量。对于每种具体高铬铁素体合金不脆的允许碳、氮的最高含量， 不仅与合金成份有关，还与具体使用条件有关，还需逐个合金研究，为了使軔 性的降低最小化，应对上述C及N的含量分别控制在0. 01%以下及0. 05%以下， 并且由于其含量越少，材料的性质则越好，所以不限制其最低限度。上述Si作为提高脱氧及耐氧化性的元素，为了抑制韧性的降低，应控制在0. 1%以内。上述Mn作为提高脱氧的元素，因其降低介物MNs的耐腐蚀性，故应控制在 0. 08%以内。因上述P不仅降低耐腐蚀性而且还降低韧性，故控制在0. 030U乂内。 因上述S降低耐腐蚀性，故控制在O. 030%以内。到目前为止，上述A1主要是为了脱氧而添加的，但为了耐腐蚀性而最本文档来自技高网...
【技术保护点】
韧性铁－铬－铝铁素体电热合金，其化学成份质量百分比为：Ｃ≤０．０１，Ｎ≤０．０５，Ｓｉ≤０．１，Ｍｎ≤０．０８，Ｃｒ２１．５－３１，Ａｌ≤３．０－６．０，Ｐ≤０．０３０，Ｓ≤０．０３０，余量为Ｆｅ及不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：翟世先，徐华，翟海平，翟华平，翟玉亭，
申请(专利权)人：江苏星火特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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