0Cr21Al4是一种铁铬铝(Fe-Cr-Al)电热合金,在中国旧牌号标准中属于高电阻电热合金。它现在对应的新牌号是06Cr21Al4(依据GB/T 1234-2012《高电阻电热合金》)。
主要特性
优异的抗氧化和抗高温腐蚀性:
合金中的铝(Al)和铬(Cr)在高温下能形成致密、牢固的Al₂O₃(氧化铝)保护膜。这种膜具有极高的热稳定性和化学惰性,能有效阻止内部金属进一步氧化。
其最高连续使用温度可达1250℃,短时使用温度可达1300℃。在这个温度范围内,其抗氧化性远优于普通的镍铬(Ni-Cr)电热合金。
高电阻率:
具有较高的电阻率(约1.45 μΩ·m),这意味着在相同功率要求下,可以使用更短、更粗或更少长度的电热丝,有利于元件设计。
良好的高温强度:
在高温下仍能保持较好的机械强度,不易变形或下垂。
无磁性:
在常温下为铁素体组织,无磁性。
不含昂贵的镍(Ni):
与镍铬合金(如Cr20Ni80)相比,其成本显著更低,因为不含战略资源镍。
密度较低:
比镍铬合金轻,有助于减轻元件重量。
主要缺点
高温脆性:
这是铁铬铝合金最主要的缺点。在经过高温使用后,合金晶粒会粗化,导致室温脆性非常大,极易断裂。因此,不易进行复杂的弯曲加工,且对机械冲击和震动非常敏感。
高温强度低于镍铬合金:
在极高温度下,其强度仍不及一些高性能镍铬合金。
焊接性较差:
焊接部位的韧性会进一步下降,容易在焊点处断裂,需要特殊的焊接工艺和经验。
在某些气氛中受限:
在含硫、含碳等还原性气氛或真空中,其保护性氧化膜可能被破坏,导致性能劣化。因此不适合用于此类恶劣环境。
主要应用领域
由于其优异的抗氧化性和经济性,0Cr21Al4/06Cr21Al4被广泛应用于需要承受高温的工业加热设备和家用电器中,例如:
工业电炉:箱式炉、隧道窑等的发热元件。
家用电器:电烤箱、取暖器、电灶、电饭煲(发热盘)、吹风机等的电热丝。
热得快、电热管等管状加热元件的核心发热体。
总结
0Cr21Al4(06Cr21Al4)是一种经济高效的高温电热合金材料,以其卓越的抗氧化性、高电阻率和低成本著称,尤其适合在氧化性气氛中长期高温工作。然而,其固有的高温脆性和较差的加工/焊接性能,要求在制造、安装和使用过程中必须小心谨慎。
在实际选用时,常将其与镍铬合金(如Cr20Ni80) 进行对比:镍铬合金韧性好、加工性能优、高温强度高、适用气氛更广,但成本高;而铁铬铝合金则在纯氧化气氛下的高温寿命和成本上更具优势。
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