鎳鉻電熱絲主要成分鎳和鉻元素在合金材料中的作用

鎳鉻電熱絲正如其名,就是用鎳、鉻等元素以一定比例冶煉制成的一種高溫電熱合金材料。一般Cr元素含量15%～30%，Ni元素含量29%～80%，呈奧氏體組織，按照成分劃分主要有Cr20Ni80、Cr30Ni70、Cr15Ni60、Cr20Ni35、Cr20Ni30等。由上可知，鎳鉻電熱絲中主要元素成分為鎳和鉻，下面將對在鎳鉻電爐絲中鎳(Ｎi)和鉻(Cr)元素起到的作用做些介紹。

一、鎳(Ｎi)在合金中起到的作用

鎳在合金中強(qiáng)化鐵素體并細(xì)化珠光體，總的效果是提高強(qiáng)度，對塑性的影響不顯著。一般地講，對不需調(diào)質(zhì)處理而在軋制、正火或退火狀態(tài)使用的低碳鋼，一定的含鎳量能提高合金的強(qiáng)度而不顯著降低其韌性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每增加1%的鎳約可提高強(qiáng)度29.41Pa。隨著鎳含量的增加，合金的屈服強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度提高得快,因此含鎳鋼的屈服比可較普通碳素鋼高。鎳在提高合金強(qiáng)度的同時(shí)，對韌性、塑性以及其他工藝性能的損害較其他合金元素的影響小。對于中碳鋼，由于鎳降低珠光體轉(zhuǎn)變溫度，使珠光體變細(xì)；又由于鎳降低共析點(diǎn)的含碳量，因而和相同碳含量的碳素鋼比，其珠光體數(shù)量較多，使含鎳的珠光體鐵素體鋼的強(qiáng)度較相同碳含量的碳素鋼高。反之，若使鋼的強(qiáng)度相同，含鎳鋼的碳含量可以適當(dāng)降低，因而能使鋼的韌性和塑性有所提高。鎳可以提高鋼對疲勞的抗力和減小鋼對缺口的敏感性。鎳降低鋼的低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度，這對低溫用鋼有極重要的意義。含鎳3.5%的鋼可在-100℃時(shí)使用，含鎳9%的鋼則可在-196℃時(shí)工作。鎳不增加鋼對蠕變的抗力，因此一般不作為熱強(qiáng)鋼的強(qiáng)化元素。

鎳含量高的鐵鎳合金，其線脹系數(shù)隨鎳含量增減有顯著的變化。利用這一特性，可以設(shè)計(jì)和生產(chǎn)具有較低或一定線脹系數(shù)的合金、雙金屬材料等。此外，鎳加入鋼中不僅能耐酸，而且也能抗堿，對大氣及鹽都有抗蝕能力。鎳是不銹耐酸鋼中的重要元素之一。

(1)對鋼的顯做組織及熱處理的作用

A、鎳和鐵能無限固溶，鎳擴(kuò)大鐵的奧氏體區(qū)，即升高A4點(diǎn)，降低A3點(diǎn)，是形成和穩(wěn)定奧氏體的主要合金元素

B、鎳和碳不形成碳化物

C、降低共析珠光體的碳含量．其作用僅次于氮而強(qiáng)于錳。

(2)對鋼的力學(xué)性能的作用

A、強(qiáng)化鐵素體并細(xì)化和增多珠光體，提高鋼的強(qiáng)度，不顯著影響鋼的塑性

B、含鎳鋼的碳含量可適當(dāng)降低，因而可使韌性和塑性有所改善

C、提高鋼的疲勞抗力，減小鋼對缺口的敏感性

D、由于對提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性的作用并不十分強(qiáng)，鎳對調(diào)質(zhì)鋼的意義不大

E、降低鋼的低溫脆化轉(zhuǎn)變溫度，含Ni3.5％的鋼可在-100℃時(shí)使用，含Ni9％的鋼可在-196℃時(shí)使用

(3)對鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用

A、強(qiáng)烈降低鋼的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率

B、Ni＜30％的奧氏體鋼呈現(xiàn)順磁性，即無磁鋼。Ni>30％的Fe-Ni合金是重要的軟磁材料

C、含鎳超過15％-20％的鋼對硫酸和鹽酸有很高的抗蝕性能，但不能抗硝酸的腐蝕?？偟膩碚f，含鎳鋼對酸、堿、鹽以及大氣都有一定的抗蝕能力。含鎳的低合金鋼還有較高的腐蝕疲勞抗力。含鎳鋼在含硫和一氧化碳的氣氛中加熱時(shí)易發(fā)生熱脆和侵蝕性氣孔

D、含鎳較高的鋼在焊接時(shí)應(yīng)采用奧氏體焊條，以防止裂縫

E、含鎳鋼中易出現(xiàn)帶狀組織和白點(diǎn)缺陷，應(yīng)在生產(chǎn)工藝中加以防止

(4)在鋼中的應(yīng)用

A、單純的鎳鋼只在要求有特別高的沖擊韌性或很低的工作溫度時(shí)才使用

B、機(jī)械制造中使用的鎳鉻或鎳鉻鉬鋼，在熱處理后能獲得強(qiáng)度和韌性配合良好的綜合力學(xué)性能。含鎳鋼特別適用于需要表面滲碳的部件

C、在高合金奧氏體不銹耐熱鋼中鎳是奧氏體化元素，能提供良好的綜合性能，主要為NiCr系鋼、CrMnN、CrAlSi、FeAlMn鋼，在一些用途上可取代CrNi系鋼。

D、由于鎳是重要的戰(zhàn)略物資。非在用其他合金元家不可能達(dá)到性能要求則，應(yīng)盡最少用和不用鎳作為鋼的合金元素。

二、鉻(Cr)元素在合金中起到的作用

鉻能增加合金的淬透性并有二次硬化作用。可提高高碳鋼的硬度和耐磨性而不使鋼變脆；含量超過12%時(shí)。使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質(zhì)腐蝕的作用。還增加鋼的熱強(qiáng)性，鉻為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金元素。

鉻能提高碳素鋼軋制狀態(tài)的強(qiáng)度和硬度。降低伸長率和斷面收縮率。當(dāng)鉻含量超過15%時(shí)，強(qiáng)度和硬度將下降，伸長率和斷面收縮率則相應(yīng)地有所提高。含鉻鋼的零件經(jīng)研磨容易獲得較高的表面加工質(zhì)量。

鉻在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中的主要作用是提高淬透性。使鋼經(jīng)淬火回火后具有較好的綜合力學(xué)性能，在滲碳鋼中還可以形成含鉻的碳化物，從而提高材料表面的耐磨性。含鉻的彈簧鋼在熱處理時(shí)不易脫碳。鉻能提高工具鋼的耐磨性、硬度和紅硬性。有良好的回火穩(wěn)定性。在電熱合金中，鉻能提高合金的抗氧化性、電阻和強(qiáng)度。(1)對鋼的顯做組織及熱處理的作用

A、鉻與鐵形成連續(xù)固溶體，縮小奧氏體相區(qū)城。鉻與碳形成多種碳化物，與碳的親和力大于鐵和錳而低于鎢、鉬等．鉻與鐵可形成金屬間化合物 σ相(FeCr)

B、鉻使珠光體中碳的濃度及奧氏體中碳的溶解度減少C、減緩?qiáng)W氏體的分解速度，顯著提高鋼的淬透性．但亦增加鋼的回火脆性傾向

(2)對鋼的力學(xué)性能的作用

A、提高鋼的強(qiáng)度和硬度．時(shí)加入其他合金元素時(shí)，效果較顯著B、顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度

C、在含鉻量高的Fe-Cr合金中，若有σ相析出，沖擊韌性急劇下降

(3)對鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用

A、提高鋼的耐磨性，經(jīng)研磨，易獲得較高的表面光潔度

B、降低鋼的電導(dǎo)率，降低電阻溫度系數(shù)

C、提高鋼的矯頑力和剩余磁感．廣泛用于制造永磁鋼

D、鉻促使鋼的表面形成鈍化膜，當(dāng)有一定含量的銘時(shí)，顯著提高鋼的耐腐蝕性能（特別是硝酸）。若有鉻的碳化物析出時(shí)，使鋼的耐腐蝕性能下

E、提高鋼的抗氧化性能

F、鉻鋼中易形成樹枝狀偏析，降低鋼的塑性

G、由于鉻使鋼的熱導(dǎo)率下降，熱加工時(shí)要緩慢升溫，鍛、軋后要緩冷

(4)在鋼中的應(yīng)用

A、合金結(jié)構(gòu)鋼中主要利用鉻提高淬透性，并可在滲碳表面形成含鉻碳化物以提高耐磨

B、彈簧鋼中利用鉻和共他合金元素一起提供的綜合性能

C、軸承鋼中主要利用鉻的特殊碳化物對耐磨性的貢獻(xiàn)及研磨后表面光沽度高的優(yōu)點(diǎn)

D、工具鋼和高速鋼中主要利用鉻提高耐磨性的作用，并具有一定的回火穩(wěn)定性和韌性

E、不銹鋼、耐熱鋼中鉻常與錳、氮、鎳等聯(lián)合便用，當(dāng)需形成奧氏體鋼時(shí)，穩(wěn)定鐵素體的鉻與穩(wěn)定奧氏體的錳、鎳之間須有一定比例，如Cr18Ni9等