電熱合金的主要特性你知道嗎

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發(fā)布時間：2023-3-2
簡單描述：一、爐內(nèi)氣氛　　1、空氣　　電熱合金在空氣中高溫下使用有較長的使用壽命其根本原因是由于空氣中氧的作用，在合 […]

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一、爐內(nèi)氣氛

　　1、空氣

　　電熱合金在空氣中高溫下使用有較長的使用壽命其根本原因是由于空氣中氧的作用，在合金表面形成一層氧化膜保護(hù)合金不再繼續(xù)被氧化。其保護(hù)作用的好壞與氧化膜的生成過程及結(jié)構(gòu)有關(guān)。在使用過程中，外界物質(zhì)常會影響氧化膜的形成，從而降低合金的抗氧化性能，并縮短其使用壽命。

　　對鐵鉻鋁合金在高溫下空氣中氧化的研究表明，在800℃以下合金表面生成的氧化膜主要是由Fe2O3，Cr2O3和Al2O3組成的同晶型氧化物混合體，顏色較深。但由于在熱力學(xué)上Al2O3比Fe2O3及Cr2O3更為穩(wěn)定，隨著溫度的升高，Al不斷地把Fe2O3及Cr2O3還原，并繼續(xù)生成Al2O3，在大約1000℃以上，鐵鉻鋁電熱合金表面的氧化膜主要是由氧化鋁組成，呈淺灰色，結(jié)構(gòu)緊密與基體粘附性能好，具有優(yōu)良的抗腐蝕性。

　　鎳鉻合金在空氣中表面生成墨綠色的氧化膜，成分主要是氧化鉻，也有很好的抗氧化性能。

　　在一定溫度下合金表面生成氧化膜的厚度與合金的耐熱性有關(guān)，鐵鉻鋁合金的耐熱性比鎳鉻合金好，所以其氧化膜比較薄。由于氧化膜與合金基體的膨脹系數(shù)不完全相同，當(dāng)急劇升溫和降溫時容易使氧化膜破裂而脫落，薄的氧化膜其粘附性較好，受溫度波動的影響較小，所以，鐵鉻鋁合金元件使用時，因氧化膜脫落造成污染的危險性較小，這對于燒陶瓷、上琺瑯等爐子是很重要的，因為這些爐子所處理的產(chǎn)品表面要求都很高。

　　電熱合金材料在出廠前雖然已經(jīng)過熱處理，在合金表面也已形成了一層氧化膜，但由于熱處理的目的主要是進(jìn)行再結(jié)晶，消除冷加工應(yīng)力，提高材料的塑性，氧化膜的生成是伴隨而來的。而且，由于熱處理溫度不高，保溫時間也較短，生成的氧化膜不純，抗腐蝕性也較差，用戶在加工成各種形狀的電熱元件過程中還可能由于操作不慎而損壞合金表面，破壞了氧化膜的完整性，在使用過程中如果受到某些有害物質(zhì)和氣體的侵蝕，就會加速元件的破壞，影響使用壽命。但是，如果在使用前能對元件進(jìn)行預(yù)氧化處理，使元件表面生成一層比較純的氧化膜，就可以延長元件的使用壽命。為了得到盡可能長的使用壽命，還可以根據(jù)使用情況，隔一段時間重新氧化一次。

　　預(yù)氧化處理的方法是將安裝完畢的電熱合金元件，在干燥的空氣中通電加熱到低于合金允許最高使用溫度100-200℃，例如0Cr25A15A合金可加熱到1050℃保溫7-10小時，然后隨爐緩冷即可。

　　在真空中使用的電熱合金元件，雖然沒有有害氣體的侵蝕，但也需要進(jìn)行預(yù)氧化處理使生成較純的氧化保護(hù)膜，以阻止電熱合金元件在真空里的揮發(fā)。

　　2、含碳?xì)夥?/div>

　　加熱工件采用碳?xì)獗Ｗo(hù)，使工件不被氧化和脫碳，或者是為了提高工件的硬度和耐磨性能，采用滲碳的方法，都是工業(yè)上常用的一種既簡單又經(jīng)濟(jì)的方法。實踐證明，電熱合金元件直接暴露在含碳?xì)夥罩惺褂脮r，無論在吸熱型或放熱型的含碳?xì)夥罩校绻褂脺囟炔桓?，鐵鉻鋁合金表面上生成的氧化鋁保護(hù)膜是能夠在一定程度上阻止碳化的，氧化鋁純度愈高滲碳的速度愈小。但是，隨著溫度的升高，鐵鉻鋁元件的穩(wěn)定性隨著下降，說明元件表面的氧化膜逐漸遭到破壞，碳滲進(jìn)去了，并生成某些碳化物，由于這些碳化物的共晶熔點較低，如果繼續(xù)使用，元件有被熔斷的可能，或由于碳化與氧化交替進(jìn)行而使元件的基體的緊密組織遭到破壞而產(chǎn)生裂縫。如果在使用前經(jīng)過很好地預(yù)氧化處理，或在元件表面涂復(fù)對元件無損害的高溫?zé)o機(jī)釉層，都可以起到阻止元件的碳化的作用。

　　Cr20Ni80電熱合金在含碳?xì)夥罩杏挟a(chǎn)生“綠蝕”的危險，即在滲碳?xì)夥罩校诟邷叵滦纬商蓟t，接著在合金晶界處發(fā)生選擇性氧化而造成的一種破壞性很強(qiáng)的腐蝕作用。所以Cr20Ni80合金元件在900-1100℃溫度范圍內(nèi)不要在放熱型氣體中使用，而Cr15Ni60合金則可以。另外，鎳鉻合金被碳化后其熔點會降低，元件在高溫使用時要特別注意這一點。

　　3、含鹵族元素的氣氛

　　即使很微量的鹵族元素(氟、氯、溴、碘)都會對所有的電熱合金產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，甚至在很低的溫度下也如此。例如鐵鉻鋁合金對氯的腐蝕就很敏感，手汗中沾帶的氯也會使鐵鉻鋁電熱元件產(chǎn)生腐蝕。因此，在制作元件時，應(yīng)盡可能少用手去接觸。

　　4、含硫氣氛

　　某些保護(hù)氣體中，常含有硫的雜質(zhì)，還有筑爐用的某些材料，以及被加熱工件帶入爐內(nèi)的油等，常會產(chǎn)生硫的污染。在含硫的氣氛中，鐵基的鐵鉻鋁合金要比鎳基的鎳鉻合金耐用得多。在含硫的氧化性氣氛中鐵鉻鋁合金特別穩(wěn)定，但在含硫的還原性氣氛中壽命有所減少。鎳鉻合金對硫很敏感，在含硫的氣氛中硫與鎳反應(yīng)生成低熔點的硫化鎳，并且影響氧化鉻保護(hù)膜的形成，即使微量的硫也會降低鎳鉻合金元件的壽命。

　　5、含氫和含氮氣氛

　　純的氫氣對電熱合金無害處，氨分解氣也沒影響，但如果氣體中混有氨的成分，則會縮短合金的使用壽命。

　　鐵鉻鋁合金在不含氧的非常干燥的氮氣中使用，由于生成氮化鋁而降低合金的最高使用溫度。例如0Cr25A5A在氮氣中最高使用溫度會降到950℃。但是一般工業(yè)上用的氮氣往往會含有少量的氧，氧能抑制氮化物的形成。如果能對鐵鉻鋁合金使用前進(jìn)行充分的預(yù)氧化處理，即使在純的氮氣中高溫下使用仍會相當(dāng)穩(wěn)定的。

　　氮氣對鎳鉻合金影響不大。

　　6、含水蒸氣的氣氛

　　在窯爐里加熱的材料往往會產(chǎn)生大量的水蒸氣，水蒸氣會影響合金表面氧化物保護(hù)層的形成并使它疏松且粘著性差，降低電熱元件的壽命。這種影響鐵鉻鋁合金要比鎳鉻合金嚴(yán)重得多。

　　二、鹽類和氧化物

　　堿金屬的鹽類、鹵族鹽類、硝酸鹽、硅酸鹽和硼化物等都會干擾元件表面氧化物保護(hù)膜的生成，故對電熱合金有害。重金屬如銅、鉛和鐵的氧化物也是如此。氧化鐵的斑點會防礙氧化膜的形成而造成局部地區(qū)受侵蝕。氧化鉛因易于蒸發(fā)，并會沉積在爐內(nèi)較冷的部位，使氧化鉛的侵蝕往往發(fā)生在最預(yù)料不到的地方。

　　元件即使在低溫下也會被水溶性鹽類所侵蝕。普通的食鹽對合金也全產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。

　　1、搪瓷和釉

　　搪瓷和釉常含有有害的化合物，它們通過蒸發(fā)煙霧或粉末污染電熱合金元件，影響元件的正常使用。

　　2、金屬

　　一些熔化的金屬及其金屬蒸氣如銅、鋁、鋅、錫和鉛等，它們能與電熱合金起反應(yīng)。況且，這些金屬易氧化，其氧化物會產(chǎn)生如上面所述的不良影響。

　　3、耐火材料

　　電熱合金元件使用時應(yīng)特別注意那些與加熱元件直接接觸的耐火材料，在選擇時除了考慮其耐溫性能外，還要注意其化學(xué)成分在使用溫度下是否會與加熱元件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。支托元件用的耐火磚其氧化鋁含量應(yīng)在45%左右，在許多情況下，特別在高溫下使用時應(yīng)采用高鋁耐火磚。磚中含的二氧化硅愈低其質(zhì)量就愈好。三氧化二鐵的含量也應(yīng)盡量少，最好不超過1%。另外，堿性氧化物如Na2O、K2O等也應(yīng)在0。1%含量以下。

　　筑爐有時要用水玻璃作為粘合劑，但是，這種材料對電熱合金會有有害的作用，應(yīng)避免與元件直接接觸。

　　在高溫下支撐材料與電熱元件接觸的地方往往由于泄漏電流過大而導(dǎo)致元件損壞，因此，高溫下使用的支撐材料必須有足夠大的絕緣電阻。

　　加熱器具使用的填充材料如氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯等對鐵鉻鋁和鎳鉻電熱元件都適用。

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