[发明专利]镍铬合金的变形和热处理工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电热合金材料的加工工艺，特别是一种镍铬合金的变形和热处理工艺。

背景技术：

Cr20Ni80是一种重要的电热合金，具有电阻率均匀稳定、熔点高、热膨胀系数低、高抗氧化性和良好的高温强度、加工成型性及焊接性等优点，拥有其它类别电热合金不具备的高温力学条件下使用的优势，是近些年研究的热点材料，在电器和工业用炉中广泛使用。就国内的镍铬系电热合金产品，其使用寿命和质量与进口产品相比仍有较大差距，例如国产的镍铬合金丝的寿命一般为2000h，进口产品的寿命可达7000h，并且力学性能(包括抗拉强度、延伸率等)与国外也有相当大的差距。本发明通过进一步优化加工工艺，特别是变形和热处理工艺，来提高镍铬合金的力学性能、使用寿命。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够有效提高镍铬合金力学性能和使用寿命的变形和热处理工艺。

镍铬合金的变形和热处理工艺，所述工艺包括：(1)均匀化退火、(2)锻造、(3)热轧盘条、(4)固溶处理、(5)多道次拉丝和(6)去应力退火，其特征在于，所述多道次拉丝具体为三道次拉丝，第一次拉丝将固溶处理后的12-15mm丝材加工到直径8-9mm，第二次拉丝加工到直径4-5mm，第三次拉丝加工到直径2-3mm。

所述均匀化退火具体为将熔炼后的铸锭在950℃的热处理炉中保温16小时后随炉冷却。

所述锻造具体为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1050℃，得到边长50mm的方坯，锻造后油淬。

所述热轧盘条具体为将锻造后的试样进行热轧盘条，热轧温度：1050℃-1150℃，每道次变形量≤15％，获得12-15mm的丝材。

所述固溶处理具体为将热轧盘条后的丝材进行1000℃、5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500℃、12小时去应力退火。

所述镍铬合金的元素组成及其配比为：C：0.1-0.2％、Si：0.1-0.2％、Cr：25-26％、Fe：3-5％、A1：2-4％、Sn：5-6％、Ge：2-3％、Ce：0.01-0.02％、B：0.05-0.1％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为镍和不可避免的杂质。

本发明通过进一步优化镍铬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；微量B的加入对于改善合金塑性和加工性能具有重要作用；通过添加Cr、Fe、Al、Sn、Ge元素能够有效提高合金的抗高温抗氧化性和电阻率。测试表明，本发明的镍铬合金抗拉强度比Cr20Ni80提高至少30％，1200℃快速寿命值提高至少60％。

具体实施方式：

下面通过实施例进一步阐述和理解本发明。

镍铬合金的变形和热处理工艺，所述工艺包括：

(1)均匀化退火，将熔炼后的铸锭在950℃的热处理炉中保温16小时后随炉冷却，镍铬合金铸锭的元素组成及其配比为：C：0.16％、Si：0.13％、Cr：25.8％、Fe：4％、Al：3％、Sn：5.7％、Ge：2.8％、Ce：0.015％、B：0.07％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为镍和不可避免的杂质；

(2)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1050℃，得到边长50mm的方坯，锻造后油淬；

(3)热轧盘条，将锻造后的试样进行热轧盘条，热轧温度：1100℃，每道次变形量≤12％，获得13mm的丝材；

(4)固溶处理，将热轧盘条后的丝材进行1000℃、5小时固溶处理；

(5)多道次拉丝，具体为三道次拉丝，第一次拉丝将固溶处理后的13mm丝材加工到直径8.2mm，第二次拉丝加工到直径4.5mm，第三次拉丝加工到直径2.1mm；

(6)去应力退火，将多道次拉丝后产品进行500℃、12小时去应力退火，最终获得符合要求的镍铬合金丝成品。

测试表明，本实施例产品的抗拉强度和延伸率比Cr20Ni80分别提高34％和15％，1200℃快速寿命值提高68％。通过上述工艺制备的镍铬合金力学性能优异、使用寿命长，克服了现有技术中的不足，具有广阔的工业应用前景。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。