利用物质的电阻特性制造发热体的电阻合金。电热合金主要有两大类:一类是铁素体组织的铁铬铝合金;另一类是奥氏体组织的镍铬合金.这两类合金由于组织结构不同，在性能上也不尽相同。但作为电热材料，它们都各自具备较多的优点，因而在各国得到大量的生产和广泛的使用。

简介

分类

电热合金性能要求

电热合金类型

铁铬铝电热合金的优点(大气中使用温度高 使用寿命长 表面负荷高 抗氧化性能好 比重小 电阻率高 抗硫性能好 价格便宜)

镍铬电热合金的优点(高温强度高 长期使用后其可塑性仍很好 发射率高 无磁性 较好的耐腐蚀性)

生产工艺

简介

electrical heating alloy；electrothermal alloy

用于制造电热元件的合金材料。当电流通过合金元件时，产生焦耳效应，将电能转变成热能。电热合金产品一般制成细的丝材、圆线材、扁带材，在特殊要求下也可制成管材和铸件。

一般具有电阻率大、耐热疲劳、抗腐蚀和高温形状稳定性好等特点。它可有效地将电能转化为热能。

电热合金在高温时表面形成致密的氧化膜，故有良好的抗氧化性能。

分类

它分为Ni-Cr-(Fe)型和Ni-Cr-Al型两类。

(1)Ni-Cr-(Fe)型合金以镍(或铁)为基，一般含15％～30％Cr，29％～80％Ni，呈奥氏体组织，普遍使用的20Cr-80Ni合金的最高使用温度为1100℃。

(2)Fe-Cr-Al型合金以铁为基，一般含12％～30％Cr，4％～8％Al，余为Fe，呈铁素体组织。如17Cr-5A1-Fe，25Cr-5Al-Fe，28Cr-8Al-1Ti-Fe合金，最高使用温度依次可达1050℃、1200℃和1300℃。

电热合金性能要求

①在高温下应有良好的抗氧化性（或抗介质气氛侵蚀性）及足够的抗蠕变性能。②应有较高的电阻率，电阻率温度系数尽可能低，可以承受较大的电流。③应有良好的冶金生产工艺性能和制造加工性能。

1906年,英国马什(A.L.Marsh)研制成镍铬电热合金Cr20Ni80，美国隆斯伯里（F.B.Lounsberry）于1929年、苏联科尔尼洛夫（И.И.корнилов）等于 1934年先后研究铁中加入Al2～6％、Cr7～13％的 Fe-Cr-Al合金的物理性能。在此基础上，制成Fe-Cr-Al型电热合金。中国于1949年制成上述两种电热合金。70年代，各国生产和应用电热合金的牌号约30余种，但生产量较大、用途较广的只有少数几种牌号。

电热合金类型

Ni-Cr-（Fe）型电热合金 这类合金以镍或铁为基体，一般含Cr15～31％，含Ni29～80％，呈奥氏体组织。例如Cr20Ni30、Cr20Ni80、Cr30Ni70等，最高使用温度依次可达 950、1100、1200℃。合金中如加入微量Ca、Ce、Zr、Ti和Si等元素可改善性能。这类合金的特点是以氧化铬(Cr2O3)构成表面保护膜,耐蚀性强，高温强度高，成型加工和焊接性能好。缺点是价格高，并且不宜在含硫气氛中使用。

Fe－Cr－Al型电热合金 这类合金以铁为基体，含Cr12～30％，Al4～8％，Cr与Al的适当配比以及添加微量的 La、Ce、Y等元素，可获得高性能的电热合金。例如Cr17Al5、Cr25Al5、Cr28Al8Ti等,最高使用温度依次可达1050、1200、1300℃。这类合金为铁素体组织，在450℃和700℃左右分别有脆化区,在高温下长期使用,晶粒容易粗化，因而高温抗蠕变性能和室温韧性较低，但电阻率高，抗氧化性良好，且价格便宜，因而应用广泛。

铁铬铝电热合金的优点

大气中使用温度高

铁铬铝电热合金中的HRE合金最高使用温度可达1400℃，而镍铬电热合金中的Cr20Ni80合金最高使用温度为1200℃。

使用寿命长

在大气中相同的较高使用温度下，铁铬铝元件的寿命可为镍铬元件的2-4倍。

表面负荷高

由于铁铬铝合金允许使用温度高，寿命长，所以元件表面负荷也可以高一些，这不仅使升温快，也可以节省合金材料。

抗氧化性能好

铁铬铝合金表面上生成的Al2O3氧化膜结构致密，与基体粘着性能好，不易因散落而造成污染。另外，Al2O3的电阻率高，熔点也高，这些因素决定了Al2O3氧化膜具有优良的抗氧化性。抗渗碳性能也比镍铬合金表面生成的Cr2O3好。

比重小

铁铬铝合金的比重比镍铬合金小，这意味着制作同等的元件时用铁铬铝比用镍铬更省材料。

电阻率高

铁铬铝合金的电阻率比镍铬合金高，在设计元件时就可以选用较大规格的合金材料，这有利于延长元件使用寿命，对于细合金线这点尤为重要。当选用规格相同的材料时，电阻率愈高愈节省材料，元件在炉内所占的位置也愈小。另外，铁铬铝合金的电阻率受冷加工和热处理的影响比镍铬合金小。

抗硫性能好

对含硫气氛及表面受含硫物质污染时铁铬铝有很好的耐蚀性，而镍铬则会受到严重的侵蚀。

价格便宜

铁铬铝由于不含较稀缺的镍，故价格比镍铬便宜得多。

铁铬铝合金的缺点主要是高温强度低，随着温度升高其塑性增大。在1000℃以上材料往往由于自身重量的作用会慢慢伸长而引起元件变形。另外，经高温长时间使用，随炉冷却后，随晶粒长大而变脆，不能冷态加以弯曲。这些缺点在设计和使用上都应加以避免和克服。

镍铬电热合金的优点

高温强度高

镍铬合金由于高温强度比铁铬铝高，高温使用时不易变形，元件的布置选择余地大。

长期使用后其可塑性仍很好

镍铬合金长时间使用后冷却下来也不会变脆，因此，发热元件使用比较可靠，损坏后也便于维修。

发射率高

充分氧化后的镍铬合金辐射率比铁铬铝合金高，因此，当表面负荷相同的时候，镍铬合金元件的温度要比铁铬铝略低一些。

无磁性

镍铬合金无磁性（Cr15Ni60在低温下有弱磁性），这对于一些低温下使用的器具更为合适。铁铬铝合金要在600℃以上才无磁性。

较好的耐腐蚀性

镍铬合金一般比未经氧化的铁铬铝合金耐腐蚀（含硫气氛及某些可控气氛除外）。

生产工艺

电热合金的冶炼应根据合金的化学成分，特别是碳、磷、硫以及为提高合金性能加入的微量元素和对合金纯度的要求，分别采用电弧炉、真空感应炉以及电渣重熔等方法冶炼。为改善合金的加工性能，在冶炼过程中应加强脱氧，防止铸锭时二次氧化，减少偏析和粗大的柱状结晶组织。

Ni-Cr-(Fe)型合金的热塑性加工应避免在含硫气氛中加热，以防止形成低熔点硫化镍而造成工件的表面裂纹。合金的冷塑性加工性能良好，每次退火软化处理之后，冷加工变形率可达60～80％。Fe-Cr-Al型合金在热加工过程中应防止加热温度过高和加热时间过长，以避免晶粒粗化。热加工终止温度一般不高于 850℃。这类合金的冷加工性能较差，因此在冷加工过程中应及时进行再结晶退火处理，采用均匀变形的工艺方法并加强润滑。