[发明专利]一种高锰镍铬电阻电热合金及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电热合金材料，特别是一种高锰镍铬电阻电热合金及其制备方法。

背景技术：

电热合金是用来制备电热元件的合金材料。目前使用的电热合金主要分为两大类：奥氏体组织的镍铬合金和铁素体组织的铁铬铝合金。这两种合金在制备电热元件时各有优势，也都有缺点。镍铬合金的主要优点是：高温强度高、长期使用时仍保持较好的塑性、发射率高及耐腐蚀性好(含硫气氛及某些可控气氛除外)，但是其高温抗氧化能力差，且价格昂贵。特别是对于我国而言，由于我国是贫镍国，如何用其它元素来替代镍，进而降低生产成本，对于镍铬电热合金工业非常具有吸引力。在不锈钢领域锰代镍已经成为非常成熟，且应用广泛的工艺，但在电热合金材料领域未出现相关的报道。

发明内容：

本发明的目的在于为克服现有技术中的不足，根据我国的资源特点，提供一种以锰代替部分镍的高锰镍铬电阻电热合金及其制备方法。

一种高锰镍铬电阻电热合金，其特征在于，所述合金的元素组成及其质量百分比为：C≤0.06％、Si：0.8-1.5％、Mn：10-12％、Al：0.1-0.2％、Cr：19-23％、Fe：0.2-0.6％、Ti：0.1-0.3％、Zr：0.2-0.5％、Ce：0.01-0.05％、S≤0.015％、P≤0.02％，余量为镍和不可避免的杂质。

所述的一种高锰镍铬电阻电热合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)配料，按照权利要求1所述配比进行配料；(2)熔炼；(3)均匀化退火；(4)锻造，将均匀化退火后的铸锭放入等温锻造机内锻造，锻造温度为1200℃，得到边长100mm的方坯，锻造后油淬；(5)热轧盘条，将锻造后的试样进行热轧盘条，热轧温度：1100±10℃，每道次变形量≤15％，获得6-8mm的丝材；(6)固溶处理、(7)多道次拉丝，第一次拉丝将固溶处理后的6-8mm丝材加工到直径3-4mm，第二次拉丝加工到直径1-2mm，第三次拉丝加工到直径0.5-0.7mm；(8)去应力退火工艺。

所述熔炼工艺具体为将原料放入中频感应炉中熔炼，精炼温度控制在1500-1560℃，精炼40-60分钟后出炉浇注成锭。

所述均匀化退火具体为将熔炼后的铸锭在850℃的热处理炉中保温12小时后随炉冷却。

所述固溶处理具体为将热轧盘条后的丝材进行1050℃、10小时固溶处理。

所述去应力退火具体为将多道次拉丝后产品进行600℃、10小时去应力退火。

本发明制备的合金材料中用锰代替了部分镍，所得合金仍为奥氏体组织，在保证合金组织结构和性能的同时，降低了生产成本，上述元素组成和配比设计符合我国富锰贫镍的资源特点，具有广阔的应用前景。

本发明通过进一步改善高锰镍铬电阻电热合金的变形和热处理工艺，有效提高合金的力学性能和使用寿命。三道次拉丝能够有效提高生产效率，充分达到强化丝材的作用；固溶处理和去应力退火能够优化碳化物形貌、减少夹杂物对合金基体的负面作用、充分释放丝材内应力，从而提高使用寿命。另外，添加稀土Ce能够净化合金基体，改善夹杂物形貌，细化晶粒，同时在晶界处形成的富氧颗粒能够对位错滑移形成阻碍，从而提高合金强度。

具体实施方式：

下面通过实施例进一步阐述和理解本发明。

本实施例的高锰镍铬电阻电热合金的制备方法包括：

(1)配料，按照C：0.04％、Si：1.1％、Mn：11％、Al：0.15％、Cr：20％、Fe：0.4％、Ti：0.2％、Zr：0.3％、Ce：0.04％、S≤0.01％、P≤0.01％，余量为镍和不可避免的杂质的配比进行配料；

(2)熔炼，将原料放入中频感应炉中熔炼，精炼温度控制在1560℃，精炼50分钟后出炉浇注成锭；

(3)均匀化退火，将熔炼后的铸锭在850℃的热处理炉中保温12小时后随炉冷却；

(4)锻造，将均匀化退火后的铸锭放入等温锻造机内锻造，锻造温度为1200℃，得到边长100mm的方坯，锻造后油淬；

(5)热轧盘条，将锻造后的试样进行热轧盘条，热轧温度：1100±5℃，每道次变形量≤15％，获得7mm的丝材；

(6)固溶处理，将热轧盘条后的丝材进行1050℃、10小时固溶处理；

(7)多道次拉丝，第一次拉丝将固溶处理后的7mm丝材加工到直径3.2mm，第二次拉丝加工到直径1.3mm，第三次拉丝加工到直径0.6mm；

(8)去应力退火工艺，将多道次拉丝后产品进行600℃、10小时去应力退火，最终得到合格产品。