0Cr23Al5铁铬铝合金棒【百科】

0Cr23Al5铁铬铝合金棒

0Cr23Al5铁铬铝合金棒 是一种以铁为基体，通过添加铬（Cr）和铝（Al）为主要合金元素而制成的高性能电阻合金与高温抗氧化材料。它属于铁铬铝（FeCrAl）合金系列，因其优异的电热性能、出色的高温抗氧化性及良好的力学性能，在工业电热元件及高温结构部件领域具有重要应用。

一、 材料概述

该合金的牌号遵循中国国家标准（GB/T）的命名规则：

“0”：表示碳（C）含量较低（通常≤0.06%），低碳含量有助于保持良好的加工塑性和焊接性，同时减少高温下碳化物的不利影响。

“Cr23”：代表铬（Cr）的名义含量约为23%。铬是赋予合金优异抗氧化和抗腐蚀能力的核心元素，能在表面形成致密、附着力强的Cr₂O₃保护膜。

“Al5”：代表铝（Al）的名义含量约为5%。铝的加入进一步强化了合金的抗氧化能力，尤其在高温下能形成Al₂O₃保护膜，其热稳定性和致密性优于单一氧化铬膜。铝还能显著提高合金的电阻率。

因此，0Cr23Al5是一种中高铬、中铝含量的铁铬铝合金，平衡了高温强度、抗氧化性、成形性与成本。

二、 主要化学成分

除铁（Fe）基体外，其主要化学成分范围通常为：

铬（Cr）：22.0% ~ 24.5%

铝（Al）：4.5% ~ 5.5%

碳（C）：≤ 0.06%

微量杂质：如锰（Mn）、硅（Si）、磷（P）、硫（S）等含量均有严格控制，以确保材料性能的稳定性。

三、 物理与力学性能

物理性能：

密度：约为7.25 g/cm³。

电阻率：较高，通常在1.35 μΩ·m左右（20°C），使其非常适合作为电热材料，电能转化效率高。

熔点：约1500°C。

热膨胀系数：相对较低，有助于减少在热循环过程中的热应力。

导热系数：较低，有利于热量集中于发热体本身。

力学性能（室温）：

抗拉强度：≥ 650 MPa。

伸长率：≥ 15%，表明其具有良好的室温塑性和加工成形能力。

硬度：适中，便于进行切割、弯曲等加工。

高温性能：

最高使用温度：在空气中，其长期安全使用温度可达1250°C，短期使用温度可达1300°C。在此温度下，其表面的Al₂O₃膜能提供持续有效的保护。

高温强度：在高温下仍能保持较好的结构强度。

抗氧化性：是其最突出的优点。在高温氧化性气氛中，性能远优于镍铬（NiCr）合金，使用寿命长。

四、 核心特性

优异的高温抗氧化性：铬和铝的共同作用，使其在高温下能形成以Al₂O₃为主、极为稳定和致密的氧化膜，有效阻止内部金属进一步氧化。

高电阻率与低电阻温度系数：作为电热材料，高电阻率意味着可以制造更小尺寸或更少用量的发热体。电阻随温度变化相对平缓，有利于功率稳定。

良好的抗硫气氛能力：在含硫气氛中，其性能优于镍铬合金。

无磁性：在常温下为铁素体组织，无磁性。

比重轻、成本相对较低：相比一些镍基合金，其密度较低且不含昂贵的镍，更具经济性。

五、 主要应用领域

0Cr23Al5合金棒材主要通过拉拔、锻造等工艺制成，主要应用于：

工业电热元件：

制造各种工业电阻炉、实验电炉、热处理设备的发热丝、带、棒。

用于家用电器（如电烤箱、取暖器）中的发热元件。

高温结构部件：

在需要承受高温和氧化环境的场合，用作支撑件、炉栅、热电偶套管等。

其他领域：

可作为高温反应器中的耐热构件。

在特定条件下，用于汽车尾气处理系统的电热催化剂载体支架（尽管更高铝含量的型号更常见）。

六、 加工与使用注意事项

室温加工性：具有较好的塑性，可进行弯曲、缠绕、焊接（推荐采用氩弧焊等保护焊接）。但铝的存在使其在冷加工硬化后，回复再结晶温度较低。

高温脆性：经过高温使用或热处理后，晶粒容易粗化，导致材料变脆（即“高温脆性”），因此已安装成型的元件应避免剧烈冲击或弯折。

渗碳与还原气氛：在强还原性气氛（如氢气、一氧化碳）或渗碳气氛中，其保护性氧化膜可能被破坏，导致性能劣化，使用时应慎重选择环境。

储存与包装：应注意防潮，避免表面沾染杂质，以免影响后续使用性能。

总结

0Cr23Al5铁铬铝合金棒是一种综合性能优异的高温材料，它成功地将出色的高温抗氧化性、适宜的高电阻率与良好的经济性结合起来。尽管存在高温脆性等局限性，但其在1250°C以下的氧化性气氛中，作为电热元件和耐热构件的可靠性已得到工业界的广泛验证，是高温装备制造领域不可或缺的关键材料之一。