Die Rolle der Elemente Nickel und Chrom als Hauptbestandteile elektrischer Heizdrähte aus Nickel-Chrom in Legierungsmaterialien

Elektrischer Heizdraht aus Nickel-Chrom ist, wie der Name schon sagt, ein elektrisches Hochtemperatur-Heizlegierungsmaterial, das durch Schmelzen von Elementen wie Nickel und Chrom in einem bestimmten Verhältnis hergestellt wird. Im Allgemeinen beträgt der Gehalt an Cr-Element 15 bis 30 Prozent, während der Gehalt an Ni-Element 29 bis 80 Prozent beträgt. Es liegt in einer austenitischen Struktur vor und wird je nach Zusammensetzung hauptsächlich in Cr20Ni80, Cr30Ni70, Cr15Ni60, Cr20Ni35, Cr20Ni30 usw. unterteilt. Aus dem oben Gesagten ist ersichtlich, dass die Hauptelementbestandteile in elektrischen Heizdrähten aus Nickel-Chrom Nickel und Chrom sind. Im Folgenden stellen wir die Rolle der Elemente Nickel (Ni) und Chrom (Cr) in Elektroofendrähten aus Nickel-Chrom vor.
1, Die Rolle von Nickel in Legierungen
Nickel stärkt Ferrit und verfeinert Perlit in Legierungen, was insgesamt zu einer Erhöhung der Festigkeit führt und keinen wesentlichen Einfluss auf die Plastizität hat. Im Allgemeinen kann bei kohlenstoffarmem Stahl, der im gewalzten, normalisierten oder geglühten Zustand ohne die Notwendigkeit einer Abschreck- und Anlassbehandlung verwendet wird, eine bestimmte Menge Nickel die Festigkeit der Legierung verbessern, ohne ihre Zähigkeit wesentlich zu verringern. Laut Statistik kann jede Erhöhung des Nickelgehalts um 1 Prozent die Festigkeit um etwa 29,41 Pa erhöhen. Mit zunehmendem Nickelgehalt steigt die Streckgrenze der Legierung schneller als die Zugfestigkeit, sodass das Streckgrenzenverhältnis von nickelhaltigem Stahl höher sein kann als das von gewöhnlichem Kohlenstoffstahl. Nickel verbessert nicht nur die Festigkeit von Legierungen, sondern beeinträchtigt auch die Zähigkeit, Plastizität und andere Prozesseigenschaften weniger als andere Legierungselemente. Bei Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt verringert Nickel die Perlitumwandlungstemperatur und macht den Perlit feiner; Da Nickel den Kohlenstoffgehalt am Eutektoidpunkt reduziert, ist der Perlitgehalt im Vergleich zu Kohlenstoffstahl mit demselben Kohlenstoffgehalt höher, wodurch die Festigkeit von nickelhaltigem Perlit-Ferrit-Stahl höher ist als die von Kohlenstoffstahl mit demselben Kohlenstoffgehalt. Im Gegenteil: Bei gleicher Festigkeit des Stahls kann der Kohlenstoffgehalt von nickelhaltigem Stahl entsprechend reduziert werden, wodurch die Zähigkeit und Plastizität des Stahls verbessert werden. Nickel kann die Ermüdungsbeständigkeit von Stahl verbessern und seine Kerbempfindlichkeit verringern. Nickel senkt die Sprödigkeitsübergangstemperatur von Stahl bei niedriger Temperatur, was für Tieftemperaturstahl von großer Bedeutung ist. Stahl mit 3,5 Prozent Nickel kann bei einem Grad von -100 verwendet werden, während Stahl mit 9 Prozent Nickel bei einem Grad von -196 verwendet werden kann. Nickel erhöht die Kriechfestigkeit von Stahl nicht und wird daher im Allgemeinen nicht als Verstärkungselement für warmfesten Stahl verwendet.
Der lineare Ausdehnungskoeffizient von Eisen-Nickel-Legierungen mit hohem Nickelgehalt ändert sich erheblich mit der Zunahme oder Abnahme des Nickelgehalts. Durch die Nutzung dieser Funktion können Präzisionslegierungen, Bimetallmaterialien usw. mit extrem niedrigen oder bestimmten linearen Ausdehnungskoeffizienten entworfen und hergestellt werden. Darüber hinaus ist dem Stahl zugesetztes Nickel nicht nur säurebeständig, sondern auch alkalibeständig und weist eine Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Atmosphäre und Salz auf. Nickel ist eines der wichtigen Elemente in rostfreiem und säurebeständigem Stahl.

(1) Die Auswirkung von Mikrostruktur und Wärmebehandlung auf Stahl
A. Nickel und Eisen können eine unendliche feste Lösung haben. Nickel erweitert die Austenitzone von Eisen, erhöht den A4-Punkt und verringert den A3-Punkt und ist das Hauptlegierungselement für die Bildung und Stabilisierung von Austenit
B. Nickel und Kohlenstoff bilden keine Karbide
C. Reduzieren Sie den Kohlenstoffgehalt von eutektoidem Perlit. Seine Wirkung übersteigt die von Stickstoff und ist stärker als die von Mangan.
(2) Die Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften von Stahl
A. Stärkung des Ferrits und Verfeinerung und Erhöhung des Perlits, um die Festigkeit des Stahls zu verbessern, ohne seine Plastizität wesentlich zu beeinträchtigen
B. Der Kohlenstoffgehalt von nickelhaltigem Stahl kann entsprechend reduziert werden, wodurch Zähigkeit und Plastizität verbessert werden
C. Verbessern Sie die Ermüdungsbeständigkeit von Stahl und verringern Sie seine Empfindlichkeit gegenüber Kerben
D. Aufgrund seiner begrenzten Wirkung auf die Verbesserung der Härtbarkeit und Anlassstabilität von Stahl hat Nickel für vergüteten Stahl nur eine geringe Bedeutung
E. Reduzieren Sie die Versprödungsübergangstemperatur von Stahl bei niedrigen Temperaturen. Stahl mit 3,5 Prozent Ni kann bei einem Grad von -100 verwendet werden, während Stahl mit 9 Prozent Ni bei einem Grad von -196 verwendet werden kann
(3) Die Auswirkung auf die physikalischen, chemischen und Prozesseigenschaften von Stahl
A. Reduzieren Sie die Wärmeleitfähigkeit und Leitfähigkeit von Stahl stark
B. Austenitischer Stahl mit Ni<30% presents paramagnetism, that is, nonmagnetic steel. Fe Ni alloys with Ni>30 Prozent sind wichtige weichmagnetische Präzisionswerkstoffe
C. Stahl mit mehr als 15 Prozent -20 Prozent Nickel hat eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schwefelsäure und Salzsäure, kann jedoch der Korrosion von Salpetersäure nicht widerstehen. Insgesamt weist nickelhaltiger Stahl eine gewisse Korrosionsbeständigkeit gegenüber Säuren, Laugen, Salzen und der Atmosphäre auf. Der niedrig legierte Stahl mit Nickel weist außerdem eine höhere Korrosionsermüdungsbeständigkeit auf. Nickelhaltiger Stahl neigt zu thermischer Versprödung und korrosiver Porosität, wenn er in einer Atmosphäre erhitzt wird, die Schwefel und Kohlenmonoxid enthält
D. Zum Schweißen von Stahl mit höherem Nickelgehalt sollten austenitische Schweißstäbe verwendet werden, um Risse zu vermeiden
E. Bandstruktur- und Weißfleckenfehler treten bei nickelhaltigem Stahl häufig auf und sollten im Produktionsprozess verhindert werden
(4) Anwendung in Stahl
A. Reiner Nickelstahl wird nur verwendet, wenn eine besonders hohe Schlagzähigkeit oder niedrige Betriebstemperaturen erforderlich sind
B. Nickel-Chrom- oder Nickel-Chrom-Molybdän-Stahl, der in der mechanischen Fertigung verwendet wird, kann nach der Wärmebehandlung umfassende mechanische Eigenschaften mit guter Festigkeit und Zähigkeit erreichen. Nickelhaltiger Stahl eignet sich besonders für Bauteile, die eine Oberflächenaufkohlung erfordern
C. Nickel ist ein austenitisierendes Element in hochlegiertem austenitischem rostfreiem und hitzebeständigem Stahl, das gute Gesamteigenschaften bieten kann. Es besteht hauptsächlich aus Stahl der NiCr-Serie, CrMnN, CrAlSi, FeAlMn-Stahl und kann in einigen Anwendungen Stahl der CrNi-Serie ersetzen.
D. Aufgrund der Knappheit von Nickel ist es auch ein wichtiges strategisches Material. Wenn es nicht möglich ist, die Leistungsanforderungen ohne Verwendung anderer Legierungselemente zu erfüllen, sollte möglichst Nickel als Legierungselement für Stahl verwendet werden.

2, Die Rolle von Chrom (Cr) in Legierungen
Chrom kann die Härtbarkeit von Legierungen erhöhen und eine sekundäre Härtungswirkung haben. Es kann die Härte und Verschleißfestigkeit von Kohlenstoffstahl verbessern, ohne den Stahl spröde zu machen. Wenn der Gehalt 12 Prozent übersteigt. Es verleiht dem Stahl eine gute Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und eine Beständigkeit gegen mittlere Korrosion. Es erhöht auch die thermische Festigkeit von Stahl und Chrom ist das Hauptlegierungselement für rostfreien, säurebeständigen und hitzebeständigen Stahl.
Chrom kann die Festigkeit und Härte von Kohlenstoffstahl im gewalzten Zustand verbessern. Reduzieren Sie die Dehnung und Flächenverkleinerung. Wenn der Chromgehalt 15 Prozent übersteigt, nehmen Festigkeit und Härte ab, während die Dehnung und Flächenverringerung entsprechend zunimmt. Chromstahlhaltige Teile können nach dem Schleifen problemlos eine hohe Oberflächenbearbeitungsqualität erreichen.
Die Hauptaufgabe von Chrom in vergütetem Baustahl besteht darin, dessen Härtbarkeit zu verbessern. Nach dem Abschrecken und Anlassen weist der Stahl gute umfassende mechanische Eigenschaften auf, und in aufgekohltem Stahl können sich auch chromhaltige Karbide bilden, wodurch die Verschleißfestigkeit der Materialoberfläche verbessert wird. Chromhaltiger Federstahl lässt sich bei der Wärmebehandlung nicht leicht entkohlen. Chrom kann die Verschleißfestigkeit, Härte und Rothärte von Werkzeugstahl verbessern. Hat eine gute Temperierstabilität. In elektrischen Heizlegierungen kann Chrom die Oxidationsbeständigkeit, Widerstandsfähigkeit und Festigkeit der Legierung verbessern. (1) Die Auswirkung von Mikrostruktur und Wärmebehandlung auf Stahl
A. Chrom und Eisen bilden eine kontinuierliche feste Lösung, wodurch die Austenitphasenfläche verringert wird. Chrom bildet mit Kohlenstoff verschiedene Karbide und seine Affinität zu Kohlenstoff ist größer als die von Eisen und Mangan, jedoch geringer als die von Wolfram, Molybdän usw. Chrom und Eisen können intermetallische Verbindungen bilden σ-Phase (FeCr)
B. Chrom verringert die Kohlenstoffkonzentration in Perlit und die endgültige Löslichkeit von Kohlenstoff in Austenit durch C, verlangsamt die Zersetzungsrate von Austenit, verbessert die Härtbarkeit von Stahl erheblich, erhöht aber auch die Tendenz zur Anlasssprödigkeit von Stahl
(2) Die Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften von Stahl
A. Verbesserung der Festigkeit und Härte von Stahl. Wenn andere Legierungselemente hinzugefügt werden, ist der Effekt deutlicher. B. Erhebliche Erhöhung der Sprödübergangstemperatur von Stahl
C. Bei Fe-Cr-Legierungen mit hohem Chromgehalt führt die Ausfällung der σ-Phase zu einem starken Abfall der Schlagzähigkeit
(3) Die Auswirkung auf die physikalischen, chemischen und Prozesseigenschaften von Stahl
A. Verbessern Sie die Verschleißfestigkeit von Stahl, und nach dem Schleifen ist es einfach, eine hohe Oberflächengüte zu erzielen
B. Reduzieren Sie die Leitfähigkeit von Stahl und verringern Sie den Temperaturkoeffizienten des Widerstands
C. Verbesserung der Koerzitivfeldstärke und der magnetischen Restinduktion von Stahl. Wird häufig bei der Herstellung von Permanentmagnetstählen verwendet
D. Chrom fördert die Bildung eines Passivierungsfilms auf der Stahloberfläche und verbessert bei einer bestimmten Menge Chrom die Korrosionsbeständigkeit von Stahl (insbesondere Salpetersäure) erheblich. Wenn Chromkarbid ausfällt, nimmt die Korrosionsbeständigkeit des Stahls ab
E. Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit von Stahl
F. In Chromstahl kommt es leicht zu dendritischer Segregation, wodurch die Plastizität des Stahls verringert wird
G. Da die Wärmeleitfähigkeit von Stahl aufgrund von Chrom abnimmt, muss die Temperatur während der Warmumformung langsam erhöht und nach dem Schmieden und Walzen langsam abgekühlt werden
(4) Anwendung in Stahl
A. Chrom wird hauptsächlich in legiertem Baustahl verwendet, um die Härtbarkeit zu verbessern und chromhaltige Karbide auf der aufgekohlten Oberfläche zu bilden, um die Verschleißfestigkeit zu verbessern
B. Umfassende Eigenschaften durch den Einsatz von Chrom und anderen Legierungselementen im Federstahl
C. Der Beitrag der speziellen Chromkarbide zur Verschleißfestigkeit und der Vorteil eines hohen Oberflächenglanzes nach dem Schleifen werden hauptsächlich bei Lagerstahl genutzt
D. Chrom wird hauptsächlich in Werkzeugstahl und Schnellarbeitsstahl zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit verwendet und weist eine gewisse Anlassstabilität und Zähigkeit auf

E. Chrom in Edelstahl und hitzebeständigem Stahl wird oft in Kombination mit Mangan, Stickstoff, Nickel usw. verwendet. Bei der Bildung von austenitischem Stahl muss ein bestimmtes Verhältnis zwischen Chrom in stabilem Ferrit und Mangan, Nickel in stabilem Austenit, wie z wie Cr18Ni9 usw