DE1121099B

DE1121099B - Die Verwendung einer Eisenlegierung als Werkstoff fuer hochhitzebestaendige Gegenstaende, die gegen reduzierende stickstoffhaltige Gase bestaendig sein muessen

Info

Publication number: DE1121099B
Application number: DEA24751A
Authority: DE
Inventors: Nils Goesta Rehnqvist; Erik Hajime Mattiass Haegglund
Original assignee: Kanthal AB
Current assignee: Kanthal AB
Priority date: 1956-04-23
Filing date: 1956-04-23
Publication date: 1962-01-04

Description

Die Verwendung einer Eisenlegierung als Werkstoff für hochhitzebeständige Gegenstände, die gegen reduzierende stickstoffhaltige Gase beständig sein müssen Es ist bekannt, daß Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen mit einem Zusatz von Metallen der Seltenen Erden Hochhitzebeständig sind. Derartige Legierungen können 0,1 bis 11,50/, Al, 5 bis 300/, Cr und 0,05 bis 20/, Seltene Erdmetalle enthalten, wobei an die Stelle der Seltenen Erdmetalle auch Erdalkalimetalle treten können.
Es ist ferner bekannt, daß Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen mit einem Gehalt von 0, I bis 5 °/° Tantal besonders widerstandsfähig gegen die Einwirkung von Säuren sowie Kochhitze- und zunderbeständig sind.
Legierungen der genannten Art werden daher als Werkstoff für hochhitzebeständige Gegenstände verwendet, wie z. B. für die Herstellung von elektrischen Widerstandselementen zur Beheizung von Glühöfen, in denen eine oxydierende Atmosphäre herrscht.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß die bekannten Legierungen gegen reduzierende stickstoffhaltige Gase eine verhältnismäßig schlechte Hitzebeständigkeit aufweisen und daher z. B. bei Verwendung als Werkstoff für die Heizwiderstände von mit reduzierenden stickstoffhaltigen Schutzgasen betriebene Glühöfen nur eine kurze Lebensdauer haben.
Es ist nun festgestellt worden, daß die Nachteile der bekannten Legierungen auf überraschende Weise dadurch behoben werden. daß als Werkstoff für hochhitzebeständige Gegenstände, die gegen reduzierende stickstoffhaltige Gase beständig sein müssen, eine Eisenlegierung mit 1 bis 90/0 Aluminium, 10 bis 400/,Chrom, 0,1 bis 51)1, Tantal, 0,01 bis 10/" Zer und Rest Eisen verwendet wird. Bei einer für den genannten Zweck verwendbaren Legierung kann das Tantal teilweise durch Titan und das Zer teilweise durch Kalzium ersetzt sein. Die Legierung kann ferner bis 5 °/° Kobalt oder 0,0l bis 10/" Zirkonium und/oder Niob bis 1,5% enthalten. Es ist auch möglich, bei einer Legierung für den genannten Zweck einen Gehalt von bis zu je 20/, Mangan und/oder Silizium vorzusehen. Als weitere Bestand teile kann die Legierung Thorium, Molybdän und Kohlenstoff enthalten, wobei gegebenenfalls Phosphor und Schwefel als Verunreinigungen anwesend sein können.
Als zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Legierung hat sich gezeigt, daß sie nach der Erhitzung auf Temperaturen von mehr als 900°C in kaltem Zustand nicht spröde ist und daß sie im Gegensatz zu den bekannten Legierungen nicht zum Kriechen neigt, so daß sich die aus ihr gefertigten Gegenstände nicht deformieren. Beispiele a) 20 bis 300/" Chrom, 3,5 bis 60/, Aluminium, etwa 2,5 °/° Tantal, etwa 0,15 °/° Zer, Rest hauptsächlich Eisen.
b) 20 bis 30°/o Chrom, 3,5 bis 60/0 Aluminium, etwa 2,5 °/° Tantal, etwa 0,1 °/° Zer. 0,1 bis 5 °/° Kobalt, Rest hauptsächlich Eisen.
c) 35 bis 40°/o Chrom, 5 bis 90/0 Aluminium, etwa 1,50/, Niob, etwa 0,150/, Zirkonium, 0,1 bis 5 °/° Tantal, 0,01 bis 1 °/° Zer, Rest hauptsächlich Eisen.
d) 10 bis 15 °/° Chrom, 3 bis 5,5 °/° Aluminium, etwa 111/, Molybdän, etwa 0,1"/, Thorium, 0,1 bis 5 °/° Tantal, 0,01 bis 1 °/° Zer, Rest hauptsächlich Eisen.
Die Verbesserung der Beständigkeit gegen reduzierende stickstoffhaltige Gase ergibt sich aus der nachstehenden Tabelle, in welcher die Legierung Nr. 1 eine Nickel-Chrom-Legierung herkömmlicher Art mit in der Hauptsache 800/, Nickel und 200/, Chrom ist. Legierung Nr. 2 ist eine Fe-Cr-Al-Legierung mit 220/0 Cr und 5,50/0 Al, und die Legierung Nr. 3 ist eine Fe-Cr-Al-Legierung, die 220/0 Cr und 5,50/0 Al, aber außerdem noch 2,5 °/° Ta und 0,1 °/° Ce enthält. Die Legierungen wurden 24 Stunden bei 1200°C in reinem Stickstoffgas geglüht. Der spezifische elektrische Widerstand wurde sowohl vor als nach dem Glühen gemessen. Die Änderung des spezifischen elektrischen Widerstandes zeigt unmittelbar den Umfang der Veränderungen, die das Material durch die Einwirkung des Gases beim Glühen erfahren hat.

Die Tabelle zeigt, daß die Legierung Nr.3, die Tantal und Zer enthält, praktisch unbeeinflußt geblieben ist.
Ähnliche Ergebnisse werden erzielt, wenn das Tantal und Zer teilweise durch Titan bzw. Kalzium ersetzt werden.
Das Tantalmetall wird zweckmäßig in Form von Ferrotantal, das bis zu 200/, Niob enthält, zugegeben. Das Zer kann entweder in reiner Form oder in Form von Mischmetall zugesetzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Die Verwendung einer Eisenlegierung mit 1 bis 9 °/o Aluminium, 10 bis 40 % Chrom, 0,1 bis 5 % Tantal, 0,01 bis 1 % Zer und Rest Eisen als Werkstoff für hochhitzebeständige Gegenstände, die gegen reduzierende stickstoffhaltige Gase beständig sein müssen.
2. Die Verwendung einer Legierung, wie sie im Anspruch 1 genannt ist, in der jedoch das Tantal teilweise durch Titan und das Zer teilweise durch Kalzium ersetzt ist, für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Die Verwendung einer Legierung, wie sie im Anspruch 1 genannt ist, die jedoch noch bis 501, Kobalt enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
4. Die Verwendung einer Legierung, wie sie in den Ansprüchen 1 oder 2 genannt ist, die jedoch noch 0,01 bis 1 °/o Zirkonium und/oder Niob bis 1,5°/o enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
5. Die Verwendung einer Legierung, wie sie in den Ansprüchen 1, 2,3 oder 4 genannt ist, die jedoch noch Mangan und/oder Silizium bis zu je 20/, enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
6. Die Verwendung einer Legierung, wie sie in den Ansprüchen 1, 2 oder 3 genannt ist, mit 20 bis 300/0 Chrom, 3,5 bis 60/, Aluminium, etwa 2,50/, Tantal, etwa 0,1 °/o Zer und als Rest hauptsächlich Eisen, gegebenenfalls mit Zusatz von Kobalt bis zu 50/" für den Zweck nach Anspruch 1.
7. Die Verwendung einer Legierung, wie sie im Anspruch 1 genannt ist, mit 35 bis 40°/o Chrom, 5 bis 90/, Aluminium, etwa 1,501, Niob, etwa 0,15 °/o Zirkonium, 0,1 bis 501, Tantal, 0,01 bis 1 % Zer und als Rest hauptsächlich Eisen, für den Zweck nach Anspruch 1. B. Die Verwendung einer Legierung, wie sie im Anspruch 1 genannt ist, mit 10 bis 150/, Chrom, 3 bis 5,5 % Aluminium, etwa 10/0 Molybdän, etwa 0,1 % Thorium, 0,1 bis 5 °/o Tantal, 0,01 bis 10/0 Zer und als Rest hauptsächlich Eisen, für den Zweck nach Anspruch 1. 9. Die Verwendung einer Legierung, wie sie in den Ansprüchen 1 bis 8 genannt ist, die jedoch noch bis zu 0,50/, Kohlenstoff enthält, für den Zweck nach Anspruch 1. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 632 657, 631985, 541039; österreichische Patentschrift Nr. 151 644; USA.-Patentschrift Nr. 1 850 953.