0Cr13Al6Mo2 is een hoogwaardig en efficiënt materiaal voor elektrische verwarmingselementen

De naam van deze legering is het recept, en het lezen ervan is de snelste manier om te begrijpen wat het wel en niet kan. De nul voor het chroom betekent een zeer laag koolstofgehalte, wat een uitspraak is over de lasbaarheid en de ductiliteit na gebruik. De 13 is het chroomgehalte, wat laag is voor een verwarmingslegering. De 6 is aluminium, wat hoog is, en de 2 is molybdeen.

Elk van die drie getallen koopt iets en kost iets. Chroom vormt het oxide dat de draad beschermt, en het is het dure element in het recept, dus het verlagen ervan verlaagt de metaalkosten. Aluminium vormt een oxide dat ten minste even goed beschermt en veel minder kost, dus het verhogen ervan verhoogt de servicetemperatuur zonder de legeringskosten te verhogen. Molybdeen verhoogt de weerstand en helpt de sterkte bij temperatuur. De kosten van het aluminium worden betaald in ductiliteit, en dat is de eigenschap die een koper als eerste opmerkt.

Deze pagina plaatst de kwaliteit tegenover de gepubliceerde familie waartoe deze behoort, toont wat de familiedata zegt over de aluminium- en chroomhandel, en zet de twee dingen uiteen die een specificatie moet zeggen over een hoog-aluminiumlegering die het niet hoeft te zeggen over een nikkel-chroomkwaliteit.

De handel tussen chroom en aluminium is het centrale feit van de ijzer-chroom-aluminiumfamilie, en het is zichtbaar in de gepubliceerde gegevens voor de kwaliteiten rond deze. De onderstaande tabel reproduceert de samenstelling en eigenschapswaarden voor zes kwaliteiten uit de nationale norm voor hoog-weerstandsverwarmingslegeringen.

Drie regulariteiten kunnen rechtstreeks uit de tabel worden afgelezen, en ze verklaren het ontwerp van de kwaliteit waar deze pagina over gaat.

De eerste is dat de maximale elementtemperatuur stijgt met aluminium. De kwaliteit met 3,0 tot 4,2 % aluminium is beoordeeld tot 1.100 °C, en de kwaliteiten met 5,0 tot 7,0 % zijn beoordeeld van 1.250 tot 1.400 °C, afhankelijk van chroom en de niobium- of molybdeenadditie. Aluminium is het element dat temperatuur koopt in deze familie, en het koopt het goedkoper dan chroom dat doet.

De tweede is dat de weerstand stijgt met aluminium en met molybdeen. De laag-aluminiumkwaliteit zit op 1,23 μΩ·m, de 5 tot 7 % kwaliteiten zitten op 1,42 tot 1,43, en de kwaliteit met 2 % molybdeen zit op 1,53. Een hogere weerstand betekent een kortere draad voor hetzelfde vermogen bij dezelfde spanning, wat een echte besparing is in een verwarmingselement.

De derde is dat de dichtheid daalt naarmate aluminium stijgt, van 7,40 g/cm3 in de laag-aluminiumkwaliteit tot 7,10 in de hoog-aluminiumkwaliteiten. Aluminium is hier het lichte element, dus een draad met dezelfde diameter weegt minder, en de ontwerper van het element krijgt iets minder massa voor dezelfde lengte.

Die drie regulariteiten laten ook zien waarom een kwaliteit met slechts 13 % chroom interessant kan zijn. Chroom is het dure deel van het recept, en als aluminium het grootste deel van de oxidatieweerstand kan dragen, dan verlaagt een lager chroomgehalte de metaalkosten terwijl een nuttige temperatuurcapaciteit behouden blijft. Dat is de ontwerplogica van 0Cr13Al6Mo2, en het is de reden dat de kwaliteit bestaat in een familie waar de meeste leden boven de 20 % chroom zitten.

Een legering met 6 % aluminium is een ferritische ijzerlegering met een groot volume aluminium in oplossing, en die structuur is niet ductiel bij kamertemperatuur. De gepubliceerde familiedata toont de trend voordat het aluminium 6 % bereikt: de rek bij breuk daalt van boven de 16 % in de 4 % aluminiumkwaliteit tot boven de 10 % in de 7 % aluminiumkwaliteit met molybdeen, en de oppervlaktevermindering daalt van de band van 65 tot 75 % naar het lagere einde van dezelfde band.

Het praktische gevolg is een fabricatieregel die een nikkel-chroomlegering niet nodig heeft. Een hoog-aluminium ijzer-chroomdraad wordt normaal gesproken op temperatuur of met een minimale buigradius gewikkeld, en een koude buiging die een 20 % chroomkwaliteit zou accepteren, kan een 6 % aluminiumkwaliteit doen barsten. Een tekening die een strakke spoel en een koude vormoperatie specificeert, heeft een productieroute gespecificeerd die de legering mogelijk niet overleeft, en de storing verschijnt als een scheur aan de binnenkant van de spoel en niet als een korte levensduur in gebruik.

Er is een tweede brosheid die in dezelfde paragraaf thuishoort. IJzer-chroom-aluminiumlegeringen gaan door een bros bereik rond 475 °C, waarbij een ferritische structuur zich scheidt in twee fasen met verschillende chroomgehaltes en de legering taaiheid verliest. Een verwarmingselement dat langzaam door dat bereik afkoelt, of dat erin wordt vastgehouden, kan bros worden zonder enige verandering in zijn samenstelling. De gepubliceerde beschrijving van de hogere temperatuurkwaliteit in dezelfde familie noemt 475 °C als het brosse temperatuurbereik, en dezelfde waarschuwing geldt voor elke ferritische kwaliteit in de familie.

Het onderscheid tussen elementtemperatuur en oventemperatuur in de derde rij is degene die de meeste discussies veroorzaakt over een defecte kachel. De nominale temperatuur in de norm is de temperatuur van het element, en het element loopt heter dan de oven omdat het zijn warmte ergens naartoe moet overdragen. Een oven op 1.100 °C kan een element bevatten dat ver boven zijn nominale waarde ligt als het element slecht is ondersteund of als de belasting is verloren gegaan.

Beide films beschermen, en ze gedragen zich anders bij temperatuur. Een chroomoxidefilm vormt zich snel en is dun, en het beschermt de legering onder de temperatuur waarbij chroomoxide begint te verdampen. Een aluminiumoxidefilm is stabieler bij hogere temperatuur, daarom bereiken de hoog-aluminiumkwaliteiten in de familie 1.250 tot 1.400 °C, terwijl de 13 % chroomkwaliteit met 4 % aluminium een nominale waarde van 950 °C heeft.

De aluminiumoxidefilm groeit ook langzamer zodra deze is gevormd, wat de reden is voor de hogere temperatuurclassificatie. Het is minder vergevingsgezind tijdens de eerste uren van gebruik, omdat de film moet worden gevormd voordat deze beschermt, en een verwarmingselement krijgt meestal een gecontroleerde vooroxidatie voordat het in gebruik wordt genomen. Een leverancier die een draad levert zonder een vermelde oppervlakteconditie, heeft die stap aan de klant overgelaten.

Dat is het tweede dat een specificatie zou moeten zeggen over een hoog-aluminiumlegering en een nikkel-chroomkwaliteit niet nodig heeft. De oppervlakteconditie bij levering bepaalt hoe de film bij de eerste verhitting wordt gevormd, en een draad met treksporen of restanten smeermiddel vormt deze ongelijkmatig. Een helder gegloeide oppervlakte en een gebeitste oppervlakte zijn voor dit doel niet uitwisselbaar, en de tekening moet er een benoemen.

De vergelijking verklaart waarom beide families bestaan. Waar de atmosfeer oxiderend is, de temperatuur hoog is en het element kan worden ondersteund, is de ijzer-chroom-aluminiumkwaliteit goedkoper en loopt heter. Waar het element onondersteund is, waar de atmosfeer wisselt tussen oxiderend en reducerend, of waar de draad koud moet worden gewikkeld, is de nikkel-chroomkwaliteit degene die de fabricage en het gebruik overleeft.

De nationale norm voor hoog-weerstandsverwarmingslegeringen omvat getrokken draad, gewalste strip, staaf en opgerold staaf, en de kwaliteit wordt besteld op vorm en samenstelling. De vormen die belangrijk zijn voor een verwarmingselement zijn draad voor een spiraalvormig element, strip voor een geëtste folie of een plat element, en staaf voor een zware doorsnede.

DLX levert ijzer-chroom-aluminium verwarmingslegeringen in Changzhou, Jiangsu, in draad vanaf 0,025 mm, ronde staaf tot 50 mm, en strip vanaf 0,50 mm tot 2,5 mm dikte, samen met de nikkel-chroomkwaliteiten die worden gebruikt waar een hoog-aluminiumlegering de verkeerde keuze is. Materiaal wordt geleverd volgens de norm die op de bestelling is vermeld, met een EN 10204 3.1 certificaat op aanvraag en het warmtenummer traceerbaar naar de testresultaten.

De twee vragen die een offerte bepalen zijn de elementtemperatuur en de fabricageroute. Een kwaliteit die correct is voor de temperatuur kan nog steeds falen bij de wikkeloperatie, en een leverancier die de buigradius en de spoeldiameter kent, kan dit zeggen voordat de draad is gesneden.

De nul is een zeer laag koolstofgehalte. De 13 is ongeveer 13 % chroom, de 6 is ongeveer 6 % aluminium, en de 2 is ongeveer 2 % molybdeen. Het koolstofniveau wordt laag gehouden zodat minder chroom wordt verbruikt als carbide, het chroom vormt de basisoxide, het aluminium verhoogt de temperatuur die de oxide kan verdragen, en het molybdeen verhoogt de weerstand en de sterkte bij temperatuur.

Omdat chroom het dure element is en aluminium veel van de oxidatieweerstand kan dragen. De gepubliceerde familiedata toont kwaliteiten met 21 tot 27 % chroom die 1.250 tot 1.400 °C bereiken, en een kwaliteit met 12 tot 15 % chroom met 4 tot 6 % aluminium die 950 °C bereikt. Een kwaliteit met 13 % chroom en 6 % aluminium is een poging om meer temperatuur te kopen met aluminium terwijl de chroomkosten laag blijven.

Een hoog-aluminium ferritische legering heeft een beperkte ductiliteit bij kamertemperatuur, dus een strakke koude spoel is een risico. De gepubliceerde data voor de familie toont dat de rek bij breuk daalt van boven de 16 % in de 4 % aluminiumkwaliteit tot boven de 10 % in de 7 % aluminiumkwaliteit met molybdeen. Wikkelen op temperatuur, een minimale buigradius, of gloeien voor het vormen zijn de gebruikelijke antwoorden, en de tekening moet er een benoemen.

Het is een verlies aan taaiheid in ferritische ijzer-chroom-aluminiumlegeringen rond 475 °C, veroorzaakt door het ferriet dat zich scheidt in twee fasen met verschillende chroomgehaltes. Een verwarmingselement dat langzaam door dat bereik afkoelt, of dat erin wordt vastgehouden, kan bros worden zonder enige verandering in samenstelling. De gepubliceerde beschrijving van de hogere temperatuurkwaliteit in dezelfde familie noemt 475 °C als het brosse temperatuurbereik.

Omdat het element heter moet lopen dan de oven om er warmte in over te dragen. De maximale elementtemperatuur in de norm is de temperatuur van de draad, en een oven op een bepaalde temperatuur kan een element bevatten dat boven zijn nominale waarde ligt als het element slecht is ondersteund of als de belasting is verloren gegaan. Een specificatie die de oventemperatuur citeert, heeft het verkeerde getal geciteerd.

De ijzer-chroom-aluminiumkwaliteit heeft een hogere weerstand, een hogere elementtemperatuur, een lagere legeringskosten en veel lagere ductiliteit bij kamertemperatuur. De nikkel-chroomkwaliteit heeft een lagere weerstand, een lagere elementtemperatuur, hogere legeringskosten en voldoende ductiliteit om koud te worden gewikkeld. Waar het element is ondersteund en de atmosfeer oxiderend is, is de ijzer-chroom-aluminiumkwaliteit meestal het goedkopere antwoord.

De naam 0Cr13Al6Mo2 is een ontwerpverklaring: laag koolstofgehalte voor lasbaarheid, laag chroomgehalte voor kosten, hoog aluminiumgehalte voor temperatuur, en molybdeen voor weerstand en sterkte. De familiedata bevestigt de logica, met een maximale elementtemperatuur die stijgt van 950 °C bij 4 % aluminium tot 1.400 °C bij 7 % aluminium met molybdeen, en een weerstand die stijgt van 1,23 tot 1,53 μΩ·m over dezelfde reeks kwaliteiten.

De kosten van het ontwerp zijn ductiliteit, en het verschijnt tweemaal. Een hoog-aluminiumdraad weerstaat koud wikkelen, en een ferritische legering wordt bros rond 475 °C als deze langzaam door dat bereik afkoelt. Een specificatie die de elementtemperatuur, de wikkelroute en de oppervlakteconditie vermeldt, heeft de drie punten gedekt die bepalen of de draad zowel de fabricage als het gebruik overleeft.

GB/T 1234, hoog-weerstandslegeringen voor elektrische verwarming, als de nationale norm voor de kwaliteiten, vormen en eigenschapswaarden die worden geciteerd voor de ijzer-chroom-aluminiumfamilie.

Gepubliceerde eigenschapstabel voor ijzer-chroom-aluminium hoog-weerstandsverwarmingslegeringen volgens GB/T 1234, met samenstellingsbereiken, maximale elementtemperatuur, weerstand bij 20 °C, dichtheid, thermische geleidbaarheid, uitzettingscoëfficiënt, smeltpunt, treksterkte, rek, oppervlaktevermindering en hardheid voor 1Cr13Al4, 0Cr21Al4, 0Cr21Al5, 0Cr21Al6, 0Cr21Al6Nb en 0Cr27Al7Mo2.

Gepubliceerde beschrijving van 0Cr27Al7Mo2 volgens GB/T 1234-2012, met vermelding dat koude vervormbaarheid en lasbaarheid slecht zijn in de geleverde staat en dat 475 °C het brosse temperatuurbereik is voor de ferritische structuur.

Gepubliceerde technische gegevens voor ijzer-chroom-aluminium verwarmingslegeringen, die de aluminiumoxide schaal beschrijven, de stabiliteit ervan bij hoge temperatuur, en de vooroxidatiebehandeling die vóór gebruik wordt toegepast.

Gepubliceerde vergelijking van ijzer-chroom-aluminium en nikkel-chroom weerstandslegeringen, met betrekking tot weerstand, maximale temperatuur, ductiliteit en gedrag in reducerende atmosferen.

GB/T 1234 productvormen, die getrokken draad, gewalste strip, staaf en opgerolde staaf omvatten als leveringsvormen voor de genoemde kwaliteiten.

ASTM B603, standaard specificatie voor ijzer-chroom-aluminium legeringsdraad voor elektrische weerstand en verwarming, als het vergelijkbare document buiten het Chinese standaardsysteem.

EN 10204, inspectiedocumenten, voor de definitie van het 3.1 certificaat als een document met daadwerkelijke testresultaten en goedgekeurd door de onafhankelijke inspectievertegenwoordiger van de fabrikant.

De hier geciteerde samenstellingsbereiken en eigenschapswaarden zijn de gepubliceerde waarden voor de genoemde familieleden, en het zijn geen certificaat voor een geleverde partij. De eigenschappen van 0Cr13Al6Mo2 zelf moeten worden genomen uit de huidige editie van de toepasselijke norm en uit het leveranciersgegevensblad voor de specifieke vorm en maat, omdat de waarden voor een kwaliteit worden beïnvloed door de trek- en gloeiprocedure. Maximale elementtemperatuur is een eigenschap van de draad in een bepaalde atmosfeer en geen eigenschap van de oven, en het gaat uit van een ondersteund element met een gedefinieerde warmteoverdracht. De 475 °C brosheid en de beperking van koud wikkelen zijn van toepassing op de ferritische familie in het algemeen en hun ernst hangt af van het aluminiumgehalte en de thermische geschiedenis. Productspecificaties worden herzien, en de op de inkooporder genoemde editie is bepalend. Niets op deze pagina is een vervanging voor een technische vrijgave of voor de kwalificatietests die tussen koper en leverancier zijn overeengekomen.