铬元素的作用及应用场景

铬是最重要的合金元素，对合金的各项性能产生显著的作用。

1.合金的固溶强化作用

铬为铁素体形成元素，但是铬在镍中有很大的固溶度。尽管铬的固溶强化能力很弱，但随其溶解量的增加，同样可以获得很大的强化效果。在镍铬合金中Cr=20%～30%（质量分数，下同），在镍铬铁合金中Cr=15%～21%。在镍中溶入大量的铬之后，使固溶体明显地得到强化，从而使镍铬（铁）电热合金具有较高的高温强度。大量的铬溶入合金并未改善合金的奥氏体组织结构，因而使合金具有良好的室温塑性和韧性。

2.提高合金的抗氧化性能

铬是提高镍铬（铁）电热合金抗氧化性能的关键性元素。随着电热元件温度的升高，在其表面逐渐形成一层致密的、具有保护作用的Cr₂O₃氧化膜。这层保护膜可以阻缓合金材料继续氧化，延长电热元件的使用寿命。图13-4示出Fe-Cr合金的氧化增重与含铬量的关系。铬对Fe-Cr合金的作用相似于Ni-Cr合金。因此，可以认为在镍铬（铁）电热合金中的含铬量，除Cr15Ni60合金外，均能保证合金在950℃以下的抗氧化性能的要求。通常要求合金在使用温度下的氧化增重不超过0.02g/（cm²·h），这样就完全可以使用。

3.提高合金的电阻率

在镍铬（铁）电热合金中，铬是提高电阻率的主要元素。合金电阻率随着含铬量的增大而升高。图13-5示出铬对Ni-Cr合金电阻率的影响。(www.xing528.com)

图13-4 Fe-Cr合金氧化增重与含铬量的关系

图13-5 铬对Ni-Cr合金电阻率的影响

镍铬（铁）电热合金的电阻率，比铁铬铝电热合金低，进一步提高电阻率有困难。因为，在Ni-Cr或Ni-Cr-Fe合金中，当Cr的质量分数在25%～35%之间时，合金固溶处理温度在500～650℃区间，产生有序化结构。这种组织结构的存在，使合金产生脆化倾向。因此，继续提高含铬量增加电阻率是存在困难的。但是，可以通过加入少量的铝、钛、硅来提高电阻率。