0Cr21Al4铁铬铝合金百科解析

0Cr21Al4铁铬铝合金百科解析

0Cr21Al4是一种经典的铁铬铝（Fe-Cr-Al）系电热合金材料。它以其优异的高温抗氧化性、较高的电阻率以及相对经济的成本，在工业加热和高温应用领域中占据了重要地位。以下将从其定义特性、化学成分、物理与机械性能、主要应用领域、加工与使用注意事项以及与其他材料的对比等方面进行详细解析。

一、 核心定义与特性

0Cr21Al4是一种以铁（Fe）为基体，加入约21%的铬（Cr）和约4%的铝（Al）所形成的合金。其名称遵循了中国国家标准（GB/T）的命名规则：

“0”：表示其碳（C）含量极低（≤0.06%），属于超低碳级别。低碳意味着材料在高温下更不易因碳化物的析出而变脆，延长了使用寿命。

“Cr21”：表示铬含量约为21%。铬是提供合金抗高温氧化和耐腐蚀能力的关键元素，能在表面形成致密的Cr₂O₃保护膜。

“Al4”：表示铝含量约为4%。铝的加入进一步增强了抗氧化能力，尤其是在高温下能形成更为稳定和致密的Al₂O₃（α-氧化铝）保护膜，这层膜是合金抵抗持续高温氧化的核心。

其最突出的核心特性是：

优异的高温抗氧化性：在空气中使用时，最高连续使用温度可达1250℃，最高极限温度可达1400℃。

高电阻率：室温电阻率约为1.45 μΩ·m，这使得它能够高效地将电能转化为热能。

较低的表面负荷：允许以较高的功率密度进行设计，但相比镍铬合金，其表面负荷能力通常稍低。

无磁性：在常温下为铁素体组织，无磁性，这对某些特殊应用场景很重要。

密度较低：比镍铬电热合金轻，有助于减轻元件重量。

二、 化学成分

其化学成分（质量分数，%）大致范围为：

碳（C）：≤ 0.06%

铬（Cr）：20.0 ~ 23.0%

铝（Al）：4.0 ~ 6.0%

锰（Mn）：≤ 0.70%

硅（Si）：≤ 0.60%

磷（P）：≤ 0.035%

硫（S）：≤ 0.030%

铁（Fe）：余量

极低的碳、磷、硫含量是为了保证合金的纯净度和高温性能。微量的硅和锰有助于脱氧和改善工艺性能。

三、 物理与机械性能

熔点：约为1450℃~1500℃。

密度：约为7.25 g/cm³。

电阻率：20℃时约为1.45 μΩ·m，并随温度升高而增大。

热膨胀系数：较高，这意味着在加热和冷却过程中，元件的长度变化较大，在设计电热元件固定结构时必须考虑其自由膨胀和收缩。

机械性能：常温韧性较差，高温强度低。这是铁铬铝合金的一个显著缺点。材料在常温下较脆，特别是在经过高温使用后（称为“高温脆性”），折弯或撞击极易断裂。在高温下，其强度也会下降，因此不适合作为承重结构件。

四、 主要应用领域

0Cr21Al4合金几乎专注于电热和高温领域：

工业电炉电热元件：是制造各种工业电阻炉、热处理炉、隧道窑等加热设备中螺旋形或波形电热丝（带）的主力材料。

家用电器发热元件：常用于一些小型电热设备，如电熨斗、电烤炉、取暖器等。但在高端家用电器中，因其脆性，正逐渐被更具韧性的镍铬合金替代。

高温耐火结构件：利用其抗氧化性，可制造如热电偶套管、炉膛支撑件、烧嘴等不要求高强韧性的高温部件。

汽车行业：可用于制造柴油车尾气处理中的微粒捕集器（DPF）的电加热再生装置等。

五、 加工与使用注意事项

加工性：该合金在冷态下塑性尚可，可以进行绕制、弯曲成型。但一旦经过高温使用后，就会变得非常脆，绝对不可再试图矫形或敲击，否则会立即断裂。

焊接性能：焊接性能较差。需采用氩弧焊等特种焊接方法，并使用与母材成分相近的特种焊材，操作要求高。

气氛影响：虽然它在空气、水蒸气等氧化性气氛中表现卓越，但在含硫、氯、氟等腐蚀性气氛中，其保护膜会被破坏，导致寿命急剧缩短。在还原性气氛（如CO、H₂）和真空中性能也会变差。

“绿锈”现象：合金在400~600℃温度区间长期工作时，表面的氧化膜可能转变为疏松的绿色氧化物（俗称“绿锈”），这会加速元件的损坏，应尽量避免在此温度区间长期工作。

六、 与同类材料的对比

常与0Cr21Al4对比的是镍铬电热合金（如Cr20Ni80）。

优势：0Cr21Al4的最高使用温度更高、抗氧化性更好、成本更低（因不含昂贵的镍）、密度更小且无磁性。

劣势：0Cr21Al4的高温强度低、常温及高温脆性大、加工成型性和焊接性远不如镍铬合金。镍铬合金韧性好，经高温冷却后仍可进行一定调整，更适合需要复杂形状和良好机械稳定性的场合。

总结

0Cr21Al4铁铬铝合金是一种性能卓越的高温电热材料，其核心竞争力在于极高的使用温度、出色的抗氧化能力和经济性。它的应用场景明确，主要服务于对温度要求苛刻但对机械强度要求不高的工业加热领域。使用者在设计和使用过程中，必须充分理解并尊重其“脆”的特性，合理设计支撑结构，避免冷热冲击和机械撞击，并注意规避对其有害的气氛环境，方能最大限度地发挥其性能并延长其使用寿命。

详细分析

1. 基本信息（源自公开工商信息）

成立时间：2011年11月16日（截至2024年，已运营超过12年，不属于新公司，有一定的行业积淀）。

经营范围：主要涵盖有色金属、金属材料、矿产品、化工产品等的销售，以及从事货物及技术的进出口业务。

2. 优势与积极方面

经验与存续时间：成立超过10年，表明公司在市场竞争中生存了下来，拥有一定的客户资源、供应链关系和行业经验。

地理位置：位于上海这一全国金融、贸易和物流中心，信息灵通，交通便利，便于开展国内及进出口业务。

资质齐全：拥有“货物进出口”资质，意味着可以开展国际贸易业务，这对于有色金属这类大宗商品贸易非常重要。

他们主营的镍基合金通常包括以下几大类和具体牌号：

一、 高温合金系列

这类合金在高温下具有优异的强度、抗蠕变和抗氧化能力。

Inconel 系列：

Inconel 600： 耐高温、耐腐蚀，常用于热处理设备、化学处理行业。

Inconel 601： 极高的抗氧化性，常用于热处理炉构件、工业炉。

Inconel 625： 明星产品，具有优异的疲劳强度和抗氯离子应力腐蚀开裂能力，广泛应用于海洋、航空航天和化工领域。

Inconel 718： 最广泛使用的高温合金之一，在高温下具有极高的强度，是航空发动机和燃气轮机关键部件的首选材料。

Inconel X-750： 通过时效硬化获得高强度，用于燃气轮机零件、火箭发动机部件。

Hastelloy 系列：

Hastelloy C-276： 王牌耐腐蚀合金，对多种苛刻的化学介质有极佳的耐腐蚀性，是化工行业的标杆材料。

Hastelloy C-22： 比C-276更优异的抗点蚀和缝隙腐蚀能力，用于更苛刻的环境。

Hastelloy B-2/B-3： 专门抵抗还原性介质（如盐酸、硫酸）的腐蚀。

二、 耐腐蚀合金系列

这类合金在常温或中温下对各类酸、碱、盐等腐蚀介质有极强的抵抗力。

Monel 系列：

Monel 400： 对氢氟酸、海水、碱液等有极佳的耐蚀性，常用于海洋和化工环境。

Monel K-500： 在Monel 400的基础上增加了强度，具有磁性，用于泵轴、油阀等。

其他镍铜、镍铬合金：

Alloy 20： 优异的抗硫酸腐蚀能力，常用于硫酸环境下的化工设备。

Nickel 200/201： 纯镍，具有优异的耐腐蚀性和导电性，常用于处理苛性碱的环境。

三、 精密合金系列

这类合金具有特殊的物理性能，如低膨胀、恒弹性等。

Invar 36： 因瓦合金，具有极低的热膨胀系数，用于精密仪器、航空航天领域需要尺寸稳定的零件。

Ni-Span-C 902： 恒弹性合金，其弹性模量在一定温度范围内基本恒定，用于高级传感器和精密弹簧。

产品形态

上海商虎通常提供上述合金的多种形态的原材料，包括：

板材、带材

棒材、线材

管材、管件（无缝管、焊管、弯头、三通等）

法兰、锻件

焊材（焊条、焊丝）

重要提示：

具体库存和牌号可能变动： 以上列出的是镍基合金的常见牌号，但公司的具体库存和主营产品可能会根据市场需求和采购情况发生变化。

最佳确认方式： 要获取最准确、最及时的产品信息，强烈建议您直接联系上海商虎有色金属有限公司的销售或客服人员。他们可以提供最新的产品目录、技术参数、价格和现货情况。

官网查询： 您可以访问他们的官方网站（如果有的話）来查看详细的产品介绍。

希望以上信息能对您有所帮助！如果您有特定的应用场景或介质环境，也可以提出，这样可以更有针对性地推荐合适的合金牌号。