铁铬铝电热丝中常见铝、钼、铌元素的作用

铁铬铝电热丝以铁（Fe）、铬（Cr）、铝（Al）元素为主要成分，另外为了满足一定的性能要求会辅以钼(Mo)或铌(Nb)元素。一般Cr元素含量12%～30%，Al元素含量4%～8%，其余为Fe，呈铁素体组织，按照成分划分主要有1Cr13Al4、0Cr25Al5、0Cr21Al6、0Cr23Al5、0Cr21Al6Nb、0Cr27Al7Mo2等。下面将对铁铬铝电炉丝中铝、钼、铌元素的作用进行介绍。

一、铝(Al)在合金中起到的作用

铝主要用来脱氧和细化晶粒。在渗氮合金中促使形成坚硬耐蚀的渗氮层。铝能抑制低碳合金的时效，提高合金在低温下的韧性。含量高时能提高合金的抗氧化性及在氧化性酸和H2S气体中的耐蚀性，能改善合金的电、磁性能。铝在合金中固溶强化作用大，提高合金的耐磨性、疲劳强度及心部力学性能。

在耐热合金中 ，铝与镍形成化合物，从而提高热强性。含铝的铁铬铝合金在高温下具有接近恒电阻的特性和优良的抗氧化性。适于作电热合金材料，如铁铬铝电热丝。

(1) 对合金的显做组织及热处理的作用

A、铝与氧和氮有很强的亲和力，是炼合金时的脱氧定氮剂

B、铝强烈缩小合金中的奥氏体相区

C、铝和碳的亲和力小，在合金中一般不出现铝的碳化物。铝强烈促进碳的石墨化，加入Cr、Ti 、V、Nb等强碳化物形成元素可抑制Al 的石墨化作用

D、铝细化合金的本质晶粒、提高合金晶粒粗化的温度，但当合金中的固溶金属铝含量超过一定量时，奥氏体晶粒反而容易长大粗化E、铝提高合金的马氏体点 Ms，减少淬火后的残余奥氏体含量，在这方面的作用与钴以外的其他合金元素相反

(2)对合金的力学性能的作用

A、铝减轻合金对缺口的敏感性，减少或消除合金的时效现象，特别是降低合金的脆性转变温度，改善了合金在低温下的韧性

B、铝有较大的固溶强化作用，高铝合金具有比强度较高的优点，铁素体型的铁铝系合金其高温强度和持久强度超过Cr13合金，但其室温塑性和韧性低，冷变形加工困难

C、以碳、锰奥氏体化的奥氏体型铁铝锰系合金其综合性能较佳

(3)对合金的物理、化学及工艺性能的作用

A、加入含 20％-30%Cr的Fe-Cr合金电热丝中，其电阻温度系数很小，因而可用作电热合金材料

B、铝与硅在减少变压器合金的铁芯损耗方面有相近的作用。不同的铝量对矫顽力及磁滞损耗有特殊而复杂的影响

C、铝含量达一定值时，使合金的表面产生钝化现象，使合金在氧化性酸中具有抗蚀性，并提高了对硫化氢的抗蚀性能。铝对合金在氯气及氯化物气氛中的抗蚀性不利D、含铝的合金渗氮后表面形成氮化铝层，可提高硬度和疲劳强度，改善耐磨性能

E、铝作为合金元素加入合金中，可显著提高合金的抗氧化性。在合金的表面镀铝或渗铝可提高其抗氧化性和抗蚀性F、铝对热加工性能、焊接性能和切削性能有不利影响

(4)在合金中的应用

A、铝在一般的合金中主要起脱氧和控制晶粒度的作用

B、铝作为主要合金元素之一，可广泛应用于一系列特殊合金合金中，包括：渗氮合金，不锈耐酸合金，耐热不起皮合金，电热合金，硬磁与软磁合金无磁合金，高锰低温合金等。

二、钼(Mo)在合金中起到的作用

钼在合金中能提高淬透性和热强性。防止回火脆性，增加剩磁和矫顽力以及在某些介质中的抗蚀性。在调质合金中，钼能使较大断面的零件淬深、淬透，提高合金的抗回火性或回火稳定性，使零件可以在较高温度下回火，从而更有效地消除（或降低）残余应力，提高塑性。

在渗碳合金中钼除具有上述作用外，还能在渗碳层中降低碳化物在晶界上形成连续网状的倾向，减少渗碳层中残留奥氏体，相对地增加了表面层的耐磨性。在锻模合金中，钼还能保持合金有比较稳定的硬度，增加对变形、开裂和磨损等的抗力。在不锈耐酸合金中，钼能进一步提高对有抗酸（如蚁酸、醋酸、草酸等）以及过氧化氢、硫酸，亚硫酸、硫酸盐、酸性染料、漂白粉液等的抗蚀性。特别是由于钼的加入，防止了氯离子存在所产生的点腐蚀倾向。含1%左右钼的 W12Cr4V4Mo高速合金具有高的耐磨性、回火硬度和红硬性等。

(1) 对合金的显做组织及热处理的作用

A、钼在合金中可固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中，它是缩小奥氏体相区的元素

B、当合金含量较低时，与铁、碳形成复合的渗碳体；含量较高时可形成合金的特殊碳化物

C、钼提高合金的淬透性，其作用较铬强．而稍逊于锰

D、钼提高合金的回火稳定性，作为单一合金元素存在时，增加合金的回火脆性；与铬、锰等并存时，钼又降低或抑止因其他元素所导致的回火脆性

(2)对合金的力学性能的作用

A、钼对铁素体有固溶强化作用．同时也提高碳化物的稳定性．从而提高合金的强度B、钼对改善合金的延展性和韧性以及耐磨性起到有利作用

C、由于钼使形变强化后的软化和恢复温度以及再结晶温度提高，并强烈提高铁素体的蠕变抗力，有效抑制渗碳体在450-600℃下的聚集．促进特殊碳化物的析出，因而成为提高合金的热强性的最有效的合金元素

(3)对合金的物理、化学及工艺性能的作用

A、在含碳 1.5％的磁合金中，2％-3％的合金提高剩余磁感和矫顽力

B、在还原性酸及强氧化性盐溶液中都能使合金表面钝化．因此钼可以普遍提高合金的抗蚀性能，防止合金在氯化物溶液中的点蚀C、钼含量较高(>3%)时使合金的抗氧化性恶化

D、含钼不超过8％的合金仍可以锻、轧，但含量较高时，合金对热加工的变形抗力增高

(4)在合金中的应用

A、在调质和渗碳结构合金、弹簧合金、轴承合金、工具合金、不锈耐酸合金、耐热合金、磁合金中都得到了广泛应用B、铬钼合金在许多情况下可代替铬镍合金来制造重要的部件

C、我国富产钼，但在世界范围内的储量并不丰富。含钼合金在我国应适当发展，但钼是重要战略物资，应注意合理和节约使用。

三、铌/钶(Nb/Cb)在合金中起到的作用

铌与钶常和钽共生，它们在合金中的作用相近。铌和钽部分溶入固溶体，起固溶强化作用。溶入奥氏体时显著提高合金的淬透性。但以碳化物和氧化物微粒形态存在时，细化晶粒并降低合金的淬透性。它能增加合金的回火稳定性，有二次硬化作用。微量铌，可以在不影响合金的塑性或韧性的情况下提高合金的强度。由于有细化晶粒作用，能提高合金的冲击韧性并降低其脆性转变温度。当含量大于碳含量的 8倍时，几乎可以固定合金中所有的碳，使合金具有很好的抗氢性能。在奥氏体合金中可以防止氧化介质对合金的晶间腐蚀。由于固定碳和沉淀硬化作用，能提高热强合金的高温性能，如蠕变强度等。

铌在建筑用普通低合金合金中能提高屈服强度和冲击韧性，降低脆性转变温度，有益焊接性能。在渗碳及调质合金结构合金中，增加淬透性，同时提高合金的韧性和低温性能。能降低低碳马氏体耐热不锈合金的空冷硬化性，避免回火脆性，提高蠕变强度。

(1)对合金的显做组织及热处理的作用

A、铌、钽均为难熔的稀有金属元素 (Nb：2467℃；Ta:2980℃)，在元素周期表中与钒同族，它们在合金中的作用与 V、Ti 、Zr类似，和碳、氮、氧都有很强的亲和力，形成极为稳定的化合物

B、铌、钽在合金中的主要作用是细化晶粒，提高晶粒粗化温度C、铌、钽以固溶态存在时，提高合金的淬透性和淬火后的回火稳定性；以碳化物存在时则降低淬透性

(2) 对合金的力学性能的作用

A、合金中加入0.005％一0.05％铌能提高其屁服强度和冲击韧性，降低其脆性转变温度

B、在含铬低于16％的低碳马氏体耐热不锈合金中加入铌，也可降低其空冷硬化性，避免回火脆性，提高蠕变强度，降低蠕变速率(3)对合金的物理、化学及工艺性能的作用

A、改善奥氏体型不锈合金抗晶间腐蚀的性能；在高铬铁素体合金中，改善高温不起皮性和抗浓硝酸侵蚀的性能B、在奥氏体型无磁合金中，加入铌和采用沉淀强化热处理，可有效提高其屈服强度而不损害其磁学性能

C、在低碳普通低合金合金和高铬马氏体合金中加入铌可改善焊接性能；在Cr18Ni8型合金中加入铌后，其冷作硬化率较大，冷变形比较困难，焊接性也较差