0Cr13Al6Mo2 с высоким сопротивлением электрический нагреватель сплав является высококачественным и эффективным электрическим нагревательным элементом материала

Название этого сплава — его рецепт, и его чтение — самый быстрый способ понять, что он может и чего не может. Ноль перед хромом означает очень низкое содержание углерода, что говорит о свариваемости и пластичности после эксплуатации. 13 — это уровень хрома, что низко для нагревательного сплава. 6 — это алюминий, что высоко, а 2 — молибден.

Каждая из этих трех цифр что-то дает и что-то стоит. Хром образует оксид, который защищает проволоку, и это дорогой элемент в рецепте, поэтому его снижение снижает стоимость металла. Алюминий образует оксид, который защищает не хуже и стоит гораздо дешевле, поэтому его повышение повышает рабочую температуру без увеличения стоимости сплава. Молибден повышает удельное сопротивление и улучшает прочность при температуре. Стоимость алюминия оплачивается пластичностью, и это свойство покупатель замечает первым.

На этой странице сопоставляется марка с опубликованным семейством, к которому она принадлежит, показано, что данные семейства говорят о компромиссе между алюминием и хромом, и изложены два аспекта, которые спецификация должна указать для высокоалюминиевого сплава, но не для никель-хромового сплава.

Компромисс между хромом и алюминием — центральный факт семейства железо-хром-алюминий, и он виден в опубликованных данных для марок, близких к этой. Таблица ниже воспроизводит состав и значения свойств шести марок из национального стандарта высокоомных нагревательных сплавов.

Три закономерности можно прочитать прямо из таблицы, и они объясняют конструкцию марки, которой посвящена эта страница.

Первая — максимальная температура элемента повышается с увеличением содержания алюминия. Марка с содержанием алюминия 3,0-4,2 % рассчитана на 1100 °C, а марки с содержанием алюминия 5,0-7,0 % — от 1250 до 1400 °C в зависимости от содержания хрома и добавки ниобия или молибдена. Алюминий — это элемент, который обеспечивает температуру в этом семействе, и он делает это дешевле, чем хром.

Вторая — удельное сопротивление повышается с увеличением содержания алюминия и молибдена. Марка с низким содержанием алюминия имеет удельное сопротивление 1,23 μΩ·m, марки с содержанием 5-7 % — 1,42-1,43, а марка с 2 % молибдена — 1,53. Более высокое удельное сопротивление означает более короткую проволоку для той же мощности при том же напряжении, что является реальной экономией в нагревательном элементе.

Третья — плотность падает с увеличением содержания алюминия, с 7,40 г/см3 в марке с низким содержанием алюминия до 7,10 в марках с высоким содержанием алюминия. Алюминий — легкий элемент здесь, поэтому проволока того же диаметра весит меньше, а конструктор элемента получает немного меньше массы при той же длине.

Эти три закономерности также показывают, почему марка всего с 13 % хрома может быть интересной. Хром — дорогая часть рецепта, и если алюминий может нести большую часть сопротивления окислению, то более низкое содержание хрома снижает стоимость металла, сохраняя при этом полезную температурную способность. Такова логика конструкции 0Cr13Al6Mo2, и именно поэтому эта марка существует в семействе, где большинство членов имеют более 20 % хрома.

Сплав с 6 % алюминия — это ферритный железный сплав с большим объемом алюминия в растворе, и такая структура не является пластичной при комнатной температуре. Опубликованные данные семейства показывают тенденцию до достижения алюминием 6 %: удлинение при разрыве падает с более чем 16 % в марке с 4 % алюминия до более чем 10 % в марке с 7 % алюминия и молибденом, а относительное сужение падает с диапазона 65-75 % к нижнему концу того же диапазона.

Практическим следствием является правило изготовления, которое не требуется для никель-хромового сплава. Высокоалюминиевая железо-хромовая проволока обычно сматывается при температуре или с минимальным радиусом изгиба, а холодный изгиб, который примет 20 % хромовая марка, может привести к растрескиванию 6 % алюминиевой марки. Чертеж, в котором указана плотная намотка и операция холодной формовки, указывает производственный маршрут, который сплав может не пережить, и отказ проявляется в виде трещины на внутренней стороне витка, а не в коротком сроке службы.

Существует вторая хрупкость, которая относится к тому же абзацу. Железо-хром-алюминиевые сплавы проходят через хрупкий диапазон около 475 °C, где ферритная структура разделяется на две фазы с разным содержанием хрома, и сплав теряет ударную вязкость. Нагревательный элемент, который медленно охлаждается через этот диапазон или находится в нем, может стать хрупким без изменения состава. В опубликованном описании марки для более высоких температур того же семейства 475 °C указана как диапазон хрупкости, и та же предосторожность применяется к любой ферритной марке в семействе.

Различие между температурой элемента и температурой печи в третьей строке — это то, что вызывает больше всего споров о вышедшем из строя нагревателе. Номинальная температура в стандарте — это температура элемента, а элемент работает горячее печи, потому что он должен куда-то передавать тепло. Печь при 1100 °C может содержать элемент, который значительно превышает его номинальную мощность, если элемент плохо закреплен или если нагрузка потеряна.

Обе пленки защищают и ведут себя по-разному при температуре. Пленка оксида хрома образуется быстро и тонкая, и она защищает сплав ниже температуры, при которой оксид хрома начинает испаряться. Пленка оксида алюминия более стабильна при более высокой температуре, поэтому высокоалюминиевые марки семейства достигают 1250-1400 °C, в то время как марка с 13 % хрома и 4 % алюминия рассчитана на 950 °C.

Пленка оксида алюминия также растет медленнее после образования, что является причиной более высокой температурной номинации. Она менее прощающая в первые часы эксплуатации, потому что пленка должна образоваться до того, как она начнет защищать, и нагревательный элемент обычно подвергается контролируемому предварительному окислению перед вводом в эксплуатацию. Поставщик, который поставляет проволоку без указания состояния поверхности, оставляет этот шаг за клиентом.

Это второе, что спецификация должна указывать для высокоалюминиевого сплава, а никель-хромовый сплав в этом не нуждается. Состояние поверхности при поставке определяет, как пленка образуется при первом нагреве, и проволока с царапинами от волочения или остаточной смазкой образует ее неравномерно. Ярко-отожженная поверхность и травильная поверхность не взаимозаменяемы для этой цели, и чертеж должен указывать одну из них.

Сравнение объясняет, почему существуют оба семейства. Там, где атмосфера окислительная, температура высокая, и элемент может быть поддержан, железо-хром-алюминиевая марка дешевле и работает горячее. Там, где элемент неподдерживаемый, где атмосфера циклически меняется между окислительной и восстановительной, или где проволоку нужно сматывать холодной, никель-хромовая марка — это та, которая выдерживает изготовление и эксплуатацию.

Национальный стандарт высокоомных нагревательных сплавов охватывает тянутую проволоку, прокатанную ленту, пруток и катанку, и марка заказывается по форме, а также по составу. Формы, которые важны для нагревательного элемента, — это проволока для спирального элемента, лента для травленой фольги или плоского элемента, и пруток для тяжелого сечения.

DLX поставляет железо-хром-алюминиевые нагревательные сплавы в Чанчжоу, Цзянсу, в виде проволоки от 0,025 мм, круглого прутка до 50 мм и ленты толщиной от 0,50 мм до 2,5 мм, а также никель-хромовые марки, используемые там, где высокоалюминиевый сплав является неправильным выбором. Материал поставляется в соответствии со стандартом, указанным в заказе, с сертификатом EN 10204 3.1 по запросу и номером плавки, прослеживаемым до результатов испытаний.

Два вопроса, которые определяют котировку, — это температура элемента и производственный маршрут. Марка, подходящая для температуры, все еще может выйти из строя при операции намотки, и поставщик, знающий радиус изгиба и диаметр катушки, может сообщить об этом до того, как проволока будет отрезана.

Ноль — это очень низкое содержание углерода. 13 — это около 13 % хрома, 6 — около 6 % алюминия, а 2 — около 2 % молибдена. Уровень углерода поддерживается низким, чтобы меньше хрома расходовалось на карбиды, хром образует базовый оксид, алюминий повышает температуру, которую может выдерживать оксид, а молибден повышает удельное сопротивление и прочность при температуре.

Потому что хром — дорогой элемент, а алюминий может нести большую часть сопротивления окислению. Опубликованные данные семейства показывают марки с содержанием хрома от 21 до 27 %, достигающие 1250-1400 °C, и марку с содержанием хрома от 12 до 15 % и алюминия от 4 до 6 % — 950 °C. Марка с 13 % хрома и 6 % алюминия — это попытка получить более высокую температуру за счет алюминия при сохранении низкой стоимости хрома.

Высокоалюминиевый ферритный сплав имеет ограниченную пластичность при комнатной температуре, поэтому плотная холодная намотка — это риск. Опубликованные данные для семейства показывают, что удлинение при разрыве падает с более чем 16 % в марке с 4 % алюминия до более чем 10 % в марке с 7 % алюминия и молибденом. Намотка при температуре, минимальный радиус изгиба или отжиг перед формовкой — это обычные решения, и чертеж должен указывать одно из них.

Это потеря ударной вязкости у ферритных железо-хром-алюминиевых сплавов около 475 °C, вызванная разделением феррита на две фазы с разным содержанием хрома. Нагревательный элемент, который медленно охлаждается через этот диапазон или находится в нем, может стать хрупким без изменения состава. В опубликованном описании марки для более высоких температур того же семейства 475 °C указана как диапазон хрупкости.

Потому что элемент должен работать горячее печи, чтобы передавать в нее тепло. Максимальная температура элемента в стандарте — это температура проволоки, и печь при заданной температуре может содержать элемент, который превышает его номинальную мощность, если элемент плохо закреплен или если нагрузка потеряна. Спецификация, в которой указана температура печи, указала неверное число.

Железо-хром-алюминиевая марка имеет более высокое удельное сопротивление, более высокую температуру элемента, более низкую стоимость сплава и гораздо более низкую пластичность при комнатной температуре. Никель-хромовая марка имеет более низкое удельное сопротивление, более низкую температуру элемента, более высокую стоимость сплава и достаточную пластичность для холодной намотки. Там, где элемент поддерживается и атмосфера окислительная, железо-хром-алюминиевая марка обычно является более дешевым решением.

Название 0Cr13Al6Mo2 — это конструктивное заявление: низкое содержание углерода для свариваемости, низкое содержание хрома для стоимости, высокое содержание алюминия для температуры и молибден для удельного сопротивления и прочности. Данные семейства подтверждают логику: максимальная температура элемента повышается с 950 °C при 4 % алюминия до 1400 °C при 7 % алюминия с молибденом, а удельное сопротивление повышается с 1,23 до 1,53 μΩ·m в том же наборе марок.

Стоимость конструкции — это пластичность, и она проявляется дважды. Высокоалюминиевая проволока сопротивляется холодной намотке, а ферритный сплав становится хрупким около 475 °C, если он медленно охлаждается через этот диапазон. Спецификация, в которой указана температура элемента, маршрут намотки и состояние поверхности, охватывает три пункта, которые определяют, выдержит ли проволока как изготовление, так и эксплуатацию.

GB/T 1234, высокоомные сплавы для электронагрева, как национальный стандарт для марок, форм и значений свойств, цитируемых для семейства железо-хром-алюминий.

Опубликованная таблица свойств высокоомных нагревательных сплавов железо-хром-алюминий по GB/T 1234, дающая диапазоны состава, максимальную температуру элемента, удельное сопротивление при 20 °C, плотность, теплопроводность, коэффициент расширения, температуру плавления, предел прочности, удлинение, относительное сужение и твердость для 1Cr13Al4, 0Cr21Al4, 0Cr21Al5, 0Cr21Al6, 0Cr21Al6Nb и 0Cr27Al7Mo2.

Опубликованное описание 0Cr27Al7Mo2 по GB/T 1234-2012, отмечающее, что холодная формуемость и свариваемость плохие в поставляемом состоянии, а 475 °C — это диапазон хрупкости для ферритной структуры.

Опубликованные технические данные для железо-хром-алюминиевых нагревательных сплавов, описывающие алюминиево-оксидный слой, его стабильность при высоких температурах и обработку предварительным окислением, используемую перед эксплуатацией.

Опубликованное сравнение железо-хром-алюминиевых и никель-хромовых резистивных сплавов, охватывающее удельное сопротивление, максимальную температуру, пластичность и поведение в восстановительных атмосферах.

Формы продукции GB/T 1234, охватывающие тянутую проволоку, прокатанную ленту, пруток и катанку как формы поставки для указанных марок.

ASTM B603, стандартная спецификация для проволоки из сплава железо-хром-алюминий для электрического сопротивления и нагрева, как сопоставимый документ вне китайской системы стандартов.

EN 10204, инспекционные документы, для определения сертификата 3.1 как документа, содержащего фактические результаты испытаний и заверенного независимым представителем инспекции производителя.

Приведенные здесь диапазоны состава и значения свойств являются опубликованными значениями для указанных членов семейства и не являются сертификатом для поставленной партии. Свойства самого 0Cr13Al6Mo2 следует брать из текущего издания применимого стандарта и из листа данных поставщика для конкретной формы и размера, поскольку значения для марки зависят от маршрута волочения и отжига. Максимальная температура элемента — это свойство проволоки в указанной атмосфере, а не свойство печи, и оно предполагает поддерживаемый элемент с определенной теплопередачей. Хрупкость при 475 °C и ограничение холодной намотки применимы к ферритному семейству в целом, и их серьезность зависит от содержания алюминия и термической истории. Спецификации продукции пересматриваются, и издание, указанное в заказе, имеет преимущественную силу. Ничто в этой странице не является заменой инженерного разрешения или квалификационных испытаний, согласованных между покупателем и поставщиком.