0Cr13Al6Mo2 wysokiej wytrzymałości stopu grzewczego elektrycznego jest wysokiej jakości i wydajny materiał elementów grzewczych elektrycznych

Nazwa tego stopu to jego przepis, a odczytanie go to najszybszy sposób na zrozumienie, co może, a czego nie może. Zero przed chromem oznacza bardzo niską zawartość węgla, co jest stwierdzeniem dotyczącym spawalności i ciągliwości po eksploatacji. 13 to poziom chromu, który jest niski dla stopu grzejnego. 6 to aluminium, które jest wysokie, a 2 to molibden.

Każda z tych trzech liczb coś kupuje i coś kosztuje. Chrom tworzy tlenek, który chroni drut, i jest to drogi pierwiastek w przepisie, więc jego obniżenie obniża koszt metalu. Aluminium tworzy tlenek, który chroni co najmniej równie dobrze i kosztuje znacznie mniej, więc jego podniesienie podnosi temperaturę pracy bez podnoszenia kosztu stopu. Molibden podnosi rezystywność i poprawia wytrzymałość w podwyższonej temperaturze. Koszt aluminium jest opłacany w postaci ciągliwości, a jest to właściwość, którą kupujący zauważa jako pierwszą.

Ta strona zestawia gatunek z opublikowaną rodziną, do której należy, pokazuje, co dane rodziny mówią o handlu aluminium i chromem, oraz przedstawia dwie rzeczy, które specyfikacja musi powiedzieć o stopie z wysoką zawartością aluminium, a których nie musi mówić o gatunku niklowo-chromowym.

Handel między chromem a aluminium jest kluczowym faktem rodziny żelazowo-chromowo-aluminiowej i jest widoczny w opublikowanych danych dla gatunków wokół tego. Poniższa tabela przedstawia skład i wartości właściwości sześciu gatunków z normy krajowej dla stopów grzejnych o wysokiej rezystywności.

Trzy prawidłowości można odczytać bezpośrednio z tabeli i wyjaśniają one projekt gatunku, o którym mowa na tej stronie.

Pierwsza to taka, że maksymalna temperatura elementu rośnie wraz z aluminium. Gatunek z 3,0 do 4,2% aluminium jest oceniany na 1100 °C, a gatunki z 5,0 do 7,0% są oceniane od 1250 do 1400 °C w zależności od chromu i dodatku niobu lub molibdenu. Aluminium jest pierwiastkiem, który zapewnia temperaturę w tej rodzinie i zapewnia ją taniej niż chrom.

Druga to taka, że rezystywność rośnie wraz z aluminium i molibdenem. Gatunek z niską zawartością aluminium wynosi 1,23 μΩ·m, gatunki z 5 do 7% wynoszą 1,42 do 1,43, a gatunek z 2% molibdenu wynosi 1,53. Wyższa rezystywność oznacza krótszy drut dla tej samej mocy przy tym samym napięciu, co stanowi realną oszczędność w elemencie grzejnym.

Trzecia to taka, że gęstość spada wraz ze wzrostem aluminium, z 7,40 g/cm3 w gatunku z niską zawartością aluminium do 7,10 w gatunkach z wysoką zawartością aluminium. Aluminium jest tutaj lekkim pierwiastkiem, więc drut o tej samej średnicy waży mniej, a projektant elementu otrzymuje nieco mniejszą masę na tej samej długości.

Te trzy prawidłowości pokazują również, dlaczego gatunek z zaledwie 13% chromu może być interesujący. Chrom jest drogą częścią przepisu, a jeśli aluminium może przejąć większość odporności na utlenianie, to niższy poziom chromu zmniejsza koszt metalu, zachowując jednocześnie użyteczną zdolność temperaturową. Taka jest logika projektowa 0Cr13Al6Mo2 i dlatego gatunek ten istnieje w rodzinie, w której większość członków ma ponad 20% chromu.

Stop z 6% aluminium to ferrytyczny stop żelaza z dużą objętością aluminium w roztworze, a taka struktura nie jest ciągliwa w temperaturze pokojowej. Opublikowane dane rodziny pokazują trend przed osiągnięciem przez aluminium 6%: wydłużenie przy zerwaniu spada z ponad 16% w gatunku z 4% aluminium do ponad 10% w gatunku z 7% aluminium z molibdenem, a skrócenie powierzchni spada z pasma 65-75% w kierunku dolnej granicy tego samego pasma.

Praktyczną konsekwencją jest zasada fabrykacji, której nie potrzebuje stop niklowo-chromowy. Drut żelazowo-chromowo-aluminiowy z wysoką zawartością aluminium jest zazwyczaj nawijany w podwyższonej temperaturze lub z minimalnym promieniem gięcia, a zimne gięcie, które zaakceptowałby gatunek z 20% chromu, może spowodować pęknięcie gatunku z 6% aluminium. Rysunek, który określa ciasny zwój i operację formowania na zimno, określił trasę produkcyjną, której stop może nie przetrwać, a awaria objawia się pęknięciem po wewnętrznej stronie zwoju, a nie krótkim czasem eksploatacji.

Istnieje druga kruchość, która należy do tego samego akapitu. Stopy żelazowo-chromowo-aluminiowe przechodzą przez kruchy zakres wokół 475 °C, gdzie struktura ferrytyczna rozdziela się na dwie fazy o różnej zawartości chromu, a stop traci wytrzymałość. Element grzejny, który powoli stygnie przez ten zakres lub jest w nim utrzymywany, może stać się kruchy bez żadnej zmiany składu. Opublikowany opis gatunku o wyższej temperaturze w tej samej rodzinie podaje 475 °C jako kruchy zakres temperatur, a ta sama uwaga dotyczy każdego gatunku ferrytycznego w rodzinie.

Rozróżnienie między temperaturą elementu a temperaturą pieca w trzecim wierszu jest tym, co powoduje najwięcej sporów o wadliwy grzejnik. Temperatura znamionowa w normie to temperatura elementu, a element działa goręcej niż piec, ponieważ musi gdzieś przekazać swoje ciepło. Piec o temperaturze 1100 °C może zawierać element, który znacznie przekracza jego znamionową wartość, jeśli element jest słabo podparty lub jeśli obciążenie zostało utracone.

Oba filmy chronią i zachowują się inaczej w podwyższonej temperaturze. Film z tlenku chromu tworzy się szybko i jest cienki, chroniąc stop poniżej temperatury, w której tlenek chromu zaczyna parować. Film z tlenku aluminium jest bardziej stabilny w wyższej temperaturze, dlatego gatunki z wysoką zawartością aluminium w rodzinie osiągają 1250 do 1400 °C, podczas gdy gatunek z 13% chromu z 4% aluminium jest oceniany na 950 °C.

Film z tlenku aluminium rośnie również wolniej po jego utworzeniu, co jest powodem wyższej oceny temperaturowej. Jest mniej wybaczający podczas pierwszych godzin eksploatacji, ponieważ film musi się utworzyć, zanim zacznie chronić, a element grzejny jest zazwyczaj poddawany kontrolowanej wstępnej oksydacji przed oddaniem do eksploatacji. Dostawca, który wysyła drut bez podanego stanu powierzchni, pozostawił ten krok klientowi.

To druga rzecz, którą specyfikacja powinna powiedzieć o stopie z wysoką zawartością aluminium, a której nie potrzebuje stop niklowo-chromowy. Stan powierzchni przy dostawie decyduje o tym, jak film tworzy się przy pierwszym podgrzaniu, a drut z oznakami ciągnienia lub pozostałościami smaru tworzy go nierównomiernie. Jasno wyżarzana powierzchnia i powierzchnia po wytrawieniu nie są wymienne do tego celu, a rysunek powinien nazwać jedną z nich.

Porównanie wyjaśnia, dlaczego obie rodziny istnieją. Tam, gdzie atmosfera jest utleniająca, temperatura jest wysoka, a element może być podparty, gatunek żelazowo-chromowo-aluminiowy jest tańszy i działa goręcej. Tam, gdzie element jest niepodparty, gdzie atmosfera cyklicznie zmienia się między redukcyjną a utleniającą, lub gdzie drut musi być nawijany na zimno, gatunek niklowo-chromowy jest tym, który przetrwa fabrykację i eksploatację.

Norma krajowa dla stopów grzejnych o wysokiej rezystywności obejmuje drut ciągniony, taśmę walcowaną, pręt i drut nawinięty, a gatunek jest zamawiany według formy, jak i składu. Formy, które mają znaczenie dla elementu grzejnego, to drut do elementu nawijanego, taśma do elementu wytrawianego lub płaskiego, i pręt do przekroju ciężkiego.

DLX dostarcza żelazowo-chromowo-aluminiowe stopy grzejne w Changzhou, Jiangsu, w postaci drutu od 0,025 mm, pręta okrągłego do 50 mm i taśmy od 0,50 mm do 2,5 mm grubości, wraz z gatunkami niklowo-chromowymi stosowanymi tam, gdzie stop z wysoką zawartością aluminium jest niewłaściwym wyborem. Materiał jest dostarczany zgodnie z normą podaną w zamówieniu, z certyfikatem EN 10204 3.1 na życzenie i numerem partii identyfikowalnym z wynikami testów.

Dwa pytania decydujące o wycenie to temperatura elementu i trasa fabrykacji. Gatunek odpowiedni dla danej temperatury może nadal ulec awarii podczas operacji nawijania, a dostawca, który zna promień gięcia i średnicę zwoju, może to powiedzieć przed odcięciem drutu.

Zero to bardzo niska zawartość węgla. 13 to około 13% chromu, 6 to około 6% aluminium, a 2 to około 2% molibdenu. Poziom węgla jest utrzymywany nisko, aby mniej chromu było zużywane jako węglik, chrom tworzy podstawowy tlenek, aluminium podnosi temperaturę, którą tlenek może wytrzymać, a molibden podnosi rezystywność i wytrzymałość w podwyższonej temperaturze.

Ponieważ chrom jest drogim pierwiastkiem, a aluminium może przejąć większość odporności na utlenianie. Opublikowane dane rodziny pokazują gatunki z 21 do 27% chromu osiągające 1250 do 1400 °C, a gatunek z 12 do 15% chromu z 4 do 6% aluminium osiągający 950 °C. Gatunek z 13% chromu i 6% aluminium jest próbą uzyskania wyższej temperatury dzięki aluminium przy jednoczesnym utrzymaniu niskiego kosztu chromu.

Stop ferrytyczny z wysoką zawartością aluminium ma ograniczoną ciągliwość w temperaturze pokojowej, więc ciasny zimny zwój jest ryzykiem. Opublikowane dane dla rodziny pokazują spadek wydłużenia przy zerwaniu z ponad 16% w gatunku z 4% aluminium do ponad 10% w gatunku z 7% aluminium z molibdenem. Nawijanie w podwyższonej temperaturze, minimalny promień gięcia lub wyżarzanie przed formowaniem to typowe rozwiązania, a rysunek powinien nazwać jedno z nich.

Jest to utrata wytrzymałości w stopach ferrytycznych żelazowo-chromowo-aluminiowych w okolicach 475 °C, spowodowana rozdzieleniem się ferrytu na dwie fazy o różnej zawartości chromu. Element grzejny, który powoli stygnie przez ten zakres lub jest w nim utrzymywany, może stać się kruchy bez żadnej zmiany składu. Opublikowany opis gatunku o wyższej temperaturze w tej samej rodzinie podaje 475 °C jako kruchy zakres temperatur.

Ponieważ element musi działać goręcej niż piec, aby przekazać do niego ciepło. Maksymalna temperatura elementu w normie to temperatura drutu, a piec o danej temperaturze może zawierać element, który przekracza jego znamionową wartość, jeśli element jest słabo podparty lub jeśli obciążenie zostało utracone. Specyfikacja podająca temperaturę pieca podała złą liczbę.

Gatunek żelazowo-chromowo-aluminiowy ma wyższą rezystywność, wyższą temperaturę elementu, niższy koszt stopu i znacznie niższą ciągliwość w temperaturze pokojowej. Gatunek niklowo-chromowy ma niższą rezystywność, niższą temperaturę elementu, wyższy koszt stopu i wystarczającą ciągliwość do nawijania na zimno. Tam, gdzie element jest podparty, a atmosfera jest utleniająca, gatunek żelazowo-chromowo-aluminiowy jest zazwyczaj tańszym rozwiązaniem.

Nazwa 0Cr13Al6Mo2 to stwierdzenie projektowe: niski węgiel dla spawalności, niski chrom dla kosztu, wysokie aluminium dla temperatury i molibden dla rezystywności i wytrzymałości. Dane rodziny potwierdzają logikę, z maksymalną temperaturą elementu rosnącą z 950 °C przy 4% aluminium do 1400 °C przy 7% aluminium z molibdenem, a rezystywnością rosnącą z 1,23 do 1,53 μΩ·m w tym samym zestawie gatunków.

Koszt projektu to ciągliwość i pojawia się dwukrotnie. Drut z wysoką zawartością aluminium jest odporny na zimne nawijanie, a stop ferrytyczny staje się kruchy w okolicach 475 °C, jeśli powoli stygnie przez ten zakres. Specyfikacja określająca temperaturę elementu, trasę nawijania i stan powierzchni obejmuje trzy elementy decydujące o tym, czy drut przetrwa zarówno fabrykację, jak i eksploatację.

GB/T 1234, stopy o wysokiej rezystywności do ogrzewania elektrycznego, jako norma krajowa dla gatunków, form i wartości właściwości cytowanych dla rodziny żelazowo-chromowo-aluminiowej.

Opublikowana tabela właściwości stopów grzejnych o wysokiej rezystywności żelazowo-chromowo-aluminiowych zgodnie z GB/T 1234, podająca zakresy składu, maksymalną temperaturę elementu, rezystywność w 20 °C, gęstość, przewodność cieplną, współczynnik rozszerzalności, temperaturę topnienia, wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie, skrócenie powierzchni i twardość dla 1Cr13Al4, 0Cr21Al4, 0Cr21Al5, 0Cr21Al6, 0Cr21Al6Nb i 0Cr27Al7Mo2.

Opublikowany opis 0Cr27Al7Mo2 zgodnie z GB/T 1234-2012, zauważający, że formowalność na zimno i spawalność są słabe w stanie dostarczonym, a 475 °C to kruchy zakres temperatur dla struktury ferrytycznej.

Opublikowane dane techniczne dla żelazowo-chromowo-aluminiowych stopów grzejnych, opisujące warstwę tlenku aluminium, jej stabilność w wysokiej temperaturze i zabieg wstępnej oksydacji stosowany przed eksploatacją.

Opublikowane porównanie stopów oporowych żelazowo-chromowo-aluminiowych i niklowo-chromowych, obejmujące rezystywność, maksymalną temperaturę, ciągliwość i zachowanie w atmosferach redukcyjnych.

Formy produktów GB/T 1234, obejmujące drut ciągniony, taśmę walcowaną, pręt i drut nawinięty jako formy dostawy dla wymienionych gatunków.

ASTM B603, standardowa specyfikacja dla drutu ze stopu żelazowo-chromowo-aluminiowego do oporu elektrycznego i ogrzewania, jako porównywalny dokument poza systemem norm chińskich.

EN 10204, dokumenty kontrolne, dla definicji certyfikatu 3.1 jako dokumentu zawierającego rzeczywiste wyniki testów i zatwierdzonego przez niezależnego przedstawiciela kontroli producenta.

Podane tutaj zakresy składu i wartości właściwości to opublikowane wartości dla wymienionych członków rodziny i nie są one certyfikatem dla dostarczonej partii. Właściwości samego 0Cr13Al6Mo2 powinny być zaczerpnięte z aktualnego wydania obowiązującej normy i z arkusza danych dostawcy dla konkretnej formy i rozmiaru, ponieważ wartości dla gatunku są zależne od trasy ciągnienia i wyżarzania. Maksymalna temperatura elementu jest właściwością drutu w określonej atmosferze, a nie właściwością pieca, i zakłada podparty element z zdefiniowanym transferem ciepła. Kruchość w 475 °C i ograniczenie nawijania na zimno dotyczą ogólnie rodziny ferrytycznej, a ich nasilenie zależy od zawartości aluminium i historii termicznej. Specyfikacje produktów są aktualizowane, a wydanie podane w zamówieniu jest wiążące. Nic na tej stronie nie zastępuje zgody inżynierskiej ani testów kwalifikacyjnych uzgodnionych między kupującym a dostawcą.