JP2991557B2 - Fe-cr-al powder alloy - Google Patents
Fe-cr-al powder alloyInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はFe-Cr-Al系合金焼結体に
関し、さらに詳しくは、ヒータ、高温部材等に適切なFe
-Cr-Al系合金焼結体に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sintered body of an Fe--Cr--Al alloy , and more particularly, to a sintered body suitable for a heater, a high-temperature member, etc.
The present invention relates to a -Cr-Al alloy sintered body .
【０００２】[0002]
【従来技術】従来より、Fe-Cr-Al系合金は、工業用炉等
の抵抗材料として非常に効果的に使用されてきている。
そして、このFe-Cr-Al系合金は、通常は真空等の雰囲気
において溶解してから、鋳造後、熱間圧延および冷間圧
延、伸線を行って製造されている。しかし、溶解法によ
り製造されたFe-Cr-Al系合金は靱性が劣っており、板、
線または帯等に加工することが困難であった。2. Description of the Related Art Conventionally, Fe-Cr-Al alloys have been used very effectively as resistance materials for industrial furnaces and the like.
The Fe-Cr-Al alloy is usually manufactured by melting in an atmosphere such as a vacuum, casting, and then performing hot rolling, cold rolling, and wire drawing. However, Fe-Cr-Al alloys produced by the melting method have poor toughness,
It was difficult to process into a line or a band.
【０００３】そのため、従来において、例えば、特開昭
62-280348 号公報に、Fe-Cr-Al系合金を粉末から製造す
ることが提案され、溶解法により製造されたFe-Cr-Al系
合金の欠点を補っているのである。For this reason, in the prior art, for example,
JP 62-280348, it is proposed to produce a Fe-Cr-Al alloy from the powder, they're compensated the shortcomings of Fe-Cr-Al alloy produced by melting method.
【０００４】そして、このFe-Cr-Al系合金焼結体は、酸
素 0.02wt%以下、窒素 0.03wt%以下であることが記載さ
れており、このように酸素、窒素を限定することによっ
て、割れが発生しないとしているが、しかし、このFe-C
r-Al系合金焼結体からなるヒータ材では、1200〜1500℃
の高温に長時間使用すると、クリープ変形により、ダレ
現象が顕著に発生してヒータの劣化を生じることは勿
論、発熱炉を設計する際には、ダレの発生を見込んで設
計することになり、発熱炉のコンパクト化を妨げるとい
う問題がある。[0004] The Fe-Cr-Al alloy sintered body is described as having an oxygen content of 0.02 wt% or less and a nitrogen content of 0.03 wt% or less. It is said that cracking does not occur, but this Fe-C
In the case of a heater made of sintered r-Al alloy,
When used for a long time at high temperature , the creep deformation causes dripping phenomenon to occur remarkably, causing deterioration of the heater.Of course, when designing the heating furnace, it is necessary to design in consideration of dripping, There is a problem that hinders downsizing of the heating furnace.
【０００５】また、特開平02-205659 号公報に、Fe-Cr-
Al系合金焼結体に1wt%以下の希土類元素を含有させ、合
金焼結体の加工性を大きく改善することが提案されてい
る。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 02-205659 discloses that Fe-Cr-
It is contained 1 wt% or less of a rare earth element in the Al-based alloy sintered body, if
It has been proposed to greatly improve the workability of a gold sintered body .
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に説明し
た従来におけるFe-Cr-Al系合金の種々の問題点に鑑み、
本発明者が鋭意研究を行い、検討を重ねた結果、高温に
おいて長時間使用しても、クリープ変形によるダレ発生
の恐れがなく、ヒータ材、高温用部材として好適なFe-C
r-Al系合金焼結体を開発したのである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned various problems of the conventional Fe-Cr-Al-based alloys,
The present inventor has conducted intensive research, and as a result of repeated examination, even if used for a long time at high temperature, there is no danger of sagging due to creep deformation, heater material, Fe-C suitable as a high temperature member
An r-Al alloy sintered body was developed.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に係るFe-Cr-Al系
合金焼結体は、Cr 20 〜35wt% 、Al 4〜12wt% 、酸素
0.10wt%以下、窒素 0.05 〜0.20wt% を含有し、残部不
可避的不純物およびFeよりなることを特徴とするFe-Cr-
Al系合金焼結体を第1 の発明とし、Cr 20 〜35wt% 、Al
4〜12wt% 、酸素 0.10wt%以下、窒素 0.05 〜0.20wt%
を含有し、さらに、Y 、Hf、Sc、希土類元素の中から選
んだ1 種以上を合計で0.001wt%以上、固溶限以下(0.1wt
% 以下) を含有し、残部不可避的不純物およびFeよりな
ることを特徴とするFe-Cr-Al系合金焼結体を第2 の発明
とし、Cr 20 〜35wt% 、Al 4〜12wt% 、酸素 0.10wt%以
下、窒素 0.05 〜0.20wt% を含有し、さらに、Y 、Hf、
Sc、希土類元素の中から選んだ1 種以上を合計で1wt%以
下、0.1wt%以上を含有し、残部不可避的不純物およびFe
よりなることを特徴とするFe-Cr-Al系合金焼結体を第3
の発明とし、Cr 20 〜35wt% 、Al 4〜12wt% 、酸素 0.1
0wt%以下、窒素 0.05 〜0.20wt% を含有し、さらに、Z
r、Nb、Tiの中から選んだ1 種以上を合計で1wt%以下を
含有し、残部不可避的不純物およびFeよりなることを特
徴とするFe-Cr-Al系合金焼結体を第4 の発明とし、Cr 2
0 〜35wt% 、Al 4〜12wt% 、酸素 0.10wt%以下、窒素
0.05 〜0.20wt% を含有し、さらに、Y 、Hf、Sc、希土
類元素の中から選んだ1 種以上を合計で1wt%以下、0.1w
t%以上を含有し、また、Zr、Nb、Tiの中から選んだ1 種
以上を合計で1wt%以下を含有し、残部不可避的不純物お
よびFeよりなることを特徴とするFe-Cr-Al系合金焼結体
を第5 の発明とし、Cr 20 〜35wt% 、Al 4〜12wt% 、酸
素 0.10wt%以下、窒素 0.05 〜0.20wt% を含有し、さら
に、Y 、Hf、Sc、希土類元素の中から選んだ1 種以上を
合計で0.001wt%以上、固溶限以下(0.1wt% 以下) を含有
し、また、Zr、Nb、Tiの中から選んだ1 種以上を合計で
1wt%以下を含有し、残部不可避的不純物およびFeよりな
ることを特徴とするFe-Cr-Al系合金焼結体を第6 の発明
とする6 つの発明よりなるものである。The Fe-Cr-Al system according to the present invention
Alloy sintered body is Cr 20-35wt%, Al 4-12wt%, oxygen
Fe-Cr- containing 0.10 wt% or less, 0.05-0.20 wt% of nitrogen and the balance consisting of unavoidable impurities and Fe
Al-based alloy sintered body is the first invention, Cr 20-35wt%, Al
4 to 12 wt%, oxygen 0.10 wt% or less, nitrogen 0.05 to 0.20 wt%
And a total of at least 0.001 wt% of at least one selected from Y, Hf, Sc and rare earth elements, and a solid solubility limit of (0.1 wt% or less)
% Or less), and the second invention is a Fe-Cr-Al-based alloy sintered body characterized by being composed of unavoidable impurities and Fe, and Cr 20 to 35 wt%, Al 4 to 12 wt%, oxygen 0.10wt% or less, Nitrogen 0.05 ~ 0.20wt%, Y, Hf,
Sc and at least one element selected from rare earth elements in total of 1 wt% or less and 0.1 wt% or more, with the balance of unavoidable impurities and Fe
Fe-Cr-Al-based alloy sintered body characterized by comprising
Cr 20 to 35 wt%, Al 4 to 12 wt%, oxygen 0.1
0 wt% or less, 0.05 to 0.20 wt% of nitrogen, and Z
r, Nb, Ti Fe-Cr-Al-based alloy sintered body characterized in that it contains at least 1 wt% in total and 1 wt% or less, and the balance consists of unavoidable impurities and Fe. Invention and Cr 2
0 to 35 wt%, Al 4 to 12 wt%, oxygen 0.10 wt% or less, nitrogen
0.05 to 0.20 wt%, and at least one selected from Y, Hf, Sc, and rare earth elements in a total of 1 wt% or less, 0.1 w
Fe-Cr-Al containing at least 1% by weight of at least one selected from Zr, Nb, and Ti, and containing at most 1 wt% or less, with the balance being inevitable impurities and Fe. -Based alloy sintered body according to the fifth invention, containing Cr 20-35 wt%, Al 4-12 wt%, oxygen 0.10 wt% or less, nitrogen 0.05-0.20 wt%, and further containing Y, Hf, One or more selected from Sc and rare earth elements contain a total of 0.001 wt% or more and a solid solubility limit or less (0.1 wt% or less), and one or more selected from Zr, Nb, and Ti In total
Sixth invention is a sixth invention of a Fe—Cr—Al alloy sintered body containing 1 wt% or less, the balance being unavoidable impurities and Fe.
【０００８】本発明に係るFe-Cr-Al系合金焼結体につい
て、以下詳細に説明する。先ず、本発明に係るFe-Cr-Al
系合金焼結体の含有成分および成分割合について説明す
る。[0008] The Fe-Cr-Al-based alloy sintered body according to the present invention will be described in detail below. First, the Fe-Cr-Al according to the present invention
The constituent components and the component ratios of the base alloy sintered body will be described.
【０００９】Crは耐酸化性を付与する元素であり、含有
量が20wt% 未満では耐酸化性が不充分であり、また、35
wt% を越えるとシグマ相を形成して脆化する。よって、
Cr含有量は20〜35wt% とする。[0009] Cr is an element imparting oxidation resistance. If the content is less than 20 wt%, the oxidation resistance is insufficient.
If it exceeds wt%, a sigma phase is formed and the material becomes brittle. Therefore,
The Cr content is 20-35 wt%.
【００１０】AlはCrと同様に耐酸化性を付与する元素で
あり、含有量が4wt%未満では耐酸化性が不足し、また、
12wt% を越えると脆化する。よって、Al含有量は 4〜12
wt%とする。[0010] Al is an element imparting oxidation resistance like Cr, and if the content is less than 4 wt%, the oxidation resistance is insufficient.
If it exceeds 12 wt%, it becomes brittle. Therefore, the Al content is 4 to 12
wt%.
【００１１】酸素含有量が0.10wt% を越えると加工性が
悪くなる。よって、酸素含有量は0.10wt% 以下とする。If the oxygen content exceeds 0.10 wt%, the workability deteriorates. Therefore, the oxygen content is set to 0.10 wt% or less.
【００１２】窒素含有量が0.05wt% 未満では耐ダレ性が
悪化し、また、0.20wt% を越えると加工性が劣化する。
よって、窒素含有量は0.05〜0.20wt% とする。If the nitrogen content is less than 0.05% by weight, the sag resistance deteriorates, and if it exceeds 0.20% by weight, the workability deteriorates.
Therefore, the nitrogen content is set to 0.05 to 0.20 wt%.
【００１３】ヒータや高温用部材等を高温で長時間使用
できるようにするためには、Al、Crの酸化皮膜の生成速
度を抑制することが重要であり、酸化皮膜の生成速度を
抑制するためには、酸化皮膜の耐剥離性を向上させるの
がよく、そのためには、Y 、Hf、ScとCe、La、Pr、Nd等
の希土類元素の中から選んだ1 種以上を合計で、含有量
を1wt%以下とするのがよい。In order to use a heater, a member for high temperature, or the like at a high temperature for a long time, it is important to suppress the generation rate of an oxide film of Al and Cr. It is preferable to improve the peeling resistance of the oxide film.To achieve this, the total content of Y, Hf, Sc and one or more selected from rare earth elements such as Ce, La, Pr, and Nd is contained. The amount is preferably set to 1 wt% or less.
【００１４】また、Y 、Hf、Sc、Ce、La、Pr、Nd等は酸
化膜が合金上に密着する度合いを高くし、酸化膜が剥離
して酸化物量が多くなるのを防ぐ効果を有している。し
かし、1 種でも合計でも含有量が1wt%を越えると靱性が
劣化し、またダレが大きくなるため、Y 、Hf、Sc、また
は、Ce、La、Pr、Nd等の希土類元素の中から選んだ1種
以上の含有量を合計で1wt%以下とする。Further, Y, Hf, Sc , Ce, La, Pr, Nd, etc. have the effect of increasing the degree of adhesion of the oxide film to the alloy and preventing the oxide film from peeling and increasing the amount of oxide. doing. However, if the content of one or more of them exceeds 1 wt%, the toughness deteriorates and the sag increases, so that rare earth elements such as Y, Hf, Sc, and Ce, La, Pr, and Nd are used. The content of at least one element selected from the elements is 1 wt% or less in total.
【００１５】さらに、Y 、Hf、Sc、希土類元素は、Fe-C
r-Al系合金の表面に形成されるAl2O3 被膜と合金との密
着性を強固にするので、耐酸化性、酸化被膜密着性等の
寿命特性を改善する効果があるが、含有量が0.001wt%未
満では良好な耐酸化性を得ることができず、また、含有
量が固溶限(0.1wt%)を越えると活性元素の晶出物が現出
するようになり、2 次再結晶温度が高くなって逆に耐ダ
レ性が劣化するようになり、この特性が要求される用途
では問題がある。従って、Y 、Hf、Sc、希土類元素の中
から選んだ1 種以上の含有量の下限は合計で0.001wt%以
上とするが、上記した耐ダレ性が特に要求される用途に
は固溶限(0.1wt%)以下とするのが好ましい。Further, Y, Hf, Sc and rare earth elements are Fe--C
Since the adhesion between the Al 2 O 3 coating formed on the surface of the r-Al alloy and the alloy is strengthened, it has the effect of improving the life characteristics such as oxidation resistance and adhesion of the oxide coating. If the content is less than 0.001 wt%, good oxidation resistance cannot be obtained, and if the content exceeds the solid solubility limit (0.1 wt%), crystals of the active element will appear, and secondary As the recrystallization temperature increases, the sag resistance deteriorates, and there is a problem in applications requiring this characteristic. Therefore, the lower limit of the content of one or more selected from Y, Hf, Sc, and rare earth elements is 0.001 wt% or more in total, but the solid solubility limit is set to the above-mentioned applications where sag resistance is particularly required. (0.1 wt%) or less.
【００１６】ヒータや高温用部材等を高温で長時間使用
できるようにするためには、Al、Crの酸化皮膜の生成速
度を抑制することが重要であり、酸化皮膜の生成速度を
抑制するには、酸化皮膜の耐剥離性を向上させるのがよ
く、そのためには、Zr、Nb、Tiの中から選んだ1 種以上
を合計で、含有量を1wt%以下とするもので、これらの中
から選んだ1 種以上を含有させるのがよく、Zr、Nb、Ti
等は酸化膜が合金上に密着する度合いを高くし、酸化膜
が剥離して酸化物量が多くなるのを防ぐ効果を有してお
り、 1種でも合計でも含有量が1wt%を越えると靱性が劣
化し、また、ダレが大きくなる。よって、Zr、Nb、Tiの
中から選んだ1 種以上の含有量は合計で1wt%以下とす
る。In order to use the heater and the high-temperature member at a high temperature for a long time, it is important to suppress the generation rate of the oxide film of Al and Cr. It is better to improve the peeling resistance of the oxide film.To achieve this, the total content of one or more selected from Zr, Nb, and Ti should be 1 wt% or less. One or more selected from the group consisting of Zr, Nb, Ti
Has the effect of increasing the degree of adhesion of the oxide film to the alloy and preventing the oxide film from peeling and increasing the amount of oxide.If the content exceeds 1 wt. Deteriorates, and dripping increases. Therefore, the content of at least one selected from Zr, Nb, and Ti is set to 1 wt% or less in total.
【００１７】本発明に係るFe-Cr-Al系合金焼結体におい
ては、AlとN とにより、AlN を形成し、このAlN が微細
均一に多数分散しており、1100〜1200℃の温度までは結
晶粒の成長を阻止している。また、本発明に係るFe-Cr-
Al系合金焼結体にZr、Nb、Tiの何れかの元素を含有させ
ると、Zr、Nb、TiとN によりZrN 、NbN 、TiN 等が上記
に説明したAlN 粒子よりも、さらに微細均一に分布し、
上記AlN 粒子とZrN 、NbN 、TiN の何れかの粒子との複
合的な結晶粒成長阻止効果により、1200℃近辺の温度に
おいても結晶粒の成長が阻止される。そして、同温度近
辺で、AlN 、ZrN 、NbN 、TiN 等の合体または固溶等に
より、結晶粒成長阻止効果が少なくなり、2 次再結晶が
起こるが、1200℃の近辺と高温であるため、結晶の成長
力が大きく、巨大結晶粒となり、そのためクリープ特性
が向上し、高温における使用時にダレの発生が少なくな
る。In the Fe-Cr-Al alloy sintered body according to the present invention, AlN is formed by Al and N, and the AlN is finely and uniformly dispersed in a large number. Up to a temperature of 1200 ° C, the growth of crystal grains is prevented. Further, according to the present invention Fe-Cr-
When any element of Zr, Nb, Ti is contained in the Al-based alloy sintered body , ZrN, NbN, TiN, etc. are made more fine and uniform than the AlN particles described above by Zr, Nb, Ti and N. Distributed,
Due to the composite crystal grain growth inhibiting effect of the AlN particles and any one of ZrN, NbN, and TiN, the crystal grains are prevented from growing even at a temperature around 1200 ° C. In the vicinity of the same temperature, the effect of inhibiting the crystal grain growth is reduced due to the coalescence or solid solution of AlN, ZrN, NbN, TiN, etc., and secondary recrystallization occurs, but since the temperature is as high as around 1200 ° C., The crystal growth power is large, the crystal grains become large, and therefore the creep characteristics are improved, and the occurrence of sag during use at high temperatures is reduced.
【００１８】これに対して、従来の溶製法によるFe-Cr-
Al系合金においては、結晶粒成長を阻止する粒子がない
ので、600 〜700 ℃の温度における再結晶後、なだらか
な結晶粒成長が温度上昇に伴い徐々におこるが、巨大結
晶粒は生じないのである。On the other hand, Fe-Cr-
In Al-based alloys, there are no particles that hinder grain growth, so after recrystallization at a temperature of 600-700 ° C, smooth grain growth occurs gradually as the temperature rises, but no giant crystal grains are formed. is there.
【００１９】[0019]
【実施例】本発明に係るFe-Cr-Al系合金焼結体の実施例
を説明する。EXAMPLES Examples of the Fe—Cr—Al alloy sintered body according to the present invention will be described.
【００２０】[0020]
【実施例１】表1 に示す含有成分および成分割合の合金
粉末をアトマイズ法により製造した。なお、No.1〜No.3
(比較材) はアルゴンアトマイズ法により、また、No.4
〜No.13 (本発明) は窒素アトマイズ法により製造し
た。また、No.14 は比較のために使用した溶製法による
もので、JIS FCH 1 鋼である。Example 1 Alloy powders having the components and component ratios shown in Table 1 were produced by an atomizing method. No.1 to No.3
(Comparative material) is No. 4
To No. 13 (the present invention) were produced by a nitrogen atomizing method. No. 14 is based on the smelting method used for comparison and is JIS FCH 1 steel.
【００２１】これらの粉末No.1〜No.13 を内径70φ、長
さ150mm の軟鋼製容器に充填し、真空加熱後脱気後密封
した。その後、1100℃の温度において2 時間加熱後、30
φ×L の棒材に押し出して、真密度 (100%密度) の合金
焼結体を作成した。These powders No. 1 to No. 13 were filled in a mild steel container having an inner diameter of 70 φ and a length of 150 mm, heated under vacuum, deaerated, and sealed. Then, after heating at 1100 ° C for 2 hours, 30
Extruded into φ × L bar, true density (100% density) alloy
A sintered body was prepared.
【００２２】この13種類の合金焼結体と比較のための溶
製材のNo.14 から、熱間圧延後伸線により直径8mm と
し、8 φ×200mm のダレ試験片を作成した。ダレ試験
は、図1に示すようなスパン距離が140mm の治具1 の上
に試験片2 を設置して、1500℃の温度に5 時間加熱し、
試験片2 の中央部A 点の変位量を測定することにより行
った。表2 に試験結果を示してある。この表2 からN 含
有量が0.05〜0.20wt% の本発明に係るFe-Cr-Al系合金焼
結体は、耐ダレ性が極めて優れていることがわかる。ま
た、比較材No.1〜No.3は製造条件、試験条件によって、
No.14 の溶製材よりさらに大きくダレる場合があり、実
用的ではない。From the 13 types of sintered alloys and the ingot No. 14 for comparison, a hot-rolled wire was drawn to a diameter of 8 mm, and a sag test piece of 8 φ × 200 mm was prepared. In the sag test, a test piece 2 was placed on a jig 1 with a span distance of 140 mm as shown in Fig. 1 and heated to 1500 ° C for 5 hours.
The measurement was performed by measuring the amount of displacement at the central point A of the test piece 2. Table 2 shows the test results. From Table 2, it can be seen that the Fe content of the Fe-Cr-Al alloy according to the present invention having an N content of 0.05 to 0.20 wt%
It can be seen that the aggregate has extremely excellent sag resistance. In addition, the comparative materials No.1 to No.3 depend on the manufacturing conditions and test conditions,
It may be more drooping than No.14 ingot material, which is not practical.
【００２３】図2 および図3 に1500℃の温度に5 時間加
熱後のダレ試験線材の断面の結晶組織の顕微鏡写真を示
すが、図2 のNo.1の比較材はダレ特性の劣化している組
織であり、巨大結晶粒は認められない。一方、図3 の本
発明に係るFe-Cr-Al系合金焼結体のNo.4においては、巨
大結晶粒が認められ、従って、耐クリープ性が向上し、
ダレ試験において優れた特性を示しているものである。FIGS. 2 and 3 show micrographs of the crystal structure of the cross section of the sag test wire after heating at a temperature of 1500 ° C. for 5 hours. The comparative material of No. 1 in FIG. With no large crystal grains. On the other hand, in No. 4 of the Fe-Cr-Al-based alloy sintered body according to the present invention in FIG. 3, giant crystal grains were observed, and therefore, the creep resistance was improved,
This shows excellent characteristics in the sag test.
【００２４】次に、表1 に示す材料の寿命特性を調査す
るために、JIS C 2524 (1979) の電熱線および帯の寿命
試験を行った。この試験は、0.5 φ×200mm の線材にし
た試験片2 を図4 に示すように、U 字形に支持端子4 に
固定し、U 字形の試験片2 の底部3 の位置が1300℃の温
度となるように、試験片2 を2 分間通電、2 分間休止の
走査を繰り返し行い、試験片2が断線した時の通電回数
を求めるものである。Next, in order to investigate the life characteristics of the materials shown in Table 1, a life test of a heating wire and a band according to JIS C 2524 (1979) was performed. In this test, a test piece 2 made of a 0.5 mm × 200 mm wire was fixed to a support terminal 4 in a U-shape as shown in Fig. 4, and the bottom 3 of the U-shaped test piece 2 was at a temperature of 1300 ° C. In this way, the test piece 2 is repeatedly energized for 2 minutes and the scanning is paused for 2 minutes, and the number of energizations when the test piece 2 is disconnected is determined.
【００２５】しかして、ヒータ寿命値はJIS C 2520 (19
86) の電熱用合金線および帯に従い、本発明に係るFe-C
r-Al系合金焼結体の規定寿命値は100 回以上の通電回数
が必要である。表2 に寿命試験の結果をダレ試験結果と
共に示してある。However, the heater life value is JIS C 2520 (19
86) according to the present invention,
The specified life value of the sintered r-Al alloy requires at least 100 energizations. Table 2 shows the life test results together with the sag test results.
【００２６】表2 に示すように、酸素 0.10wt%以下、窒
素 0.05 〜0.20wt% のFe-Cr-Al系合金焼結体に、Zr、N
b、Ti、Y 、Hf、Sc、および、Ce、La、Pr、Nd等の希土
類元素の1 種以上の合計含有量が1wt%以下である、本発
明に係るFe-Cr-Al系合金焼結体からなるヒータ材は、そ
の寿命値が溶製材のJIS FCH 1 より大幅に向上してお
り、高温における耐ダレ性と共に長寿命性をも合わせ有
していることが分かる。As shown in Table 2, Zr and N were added to a Fe--Cr--Al alloy sintered body of 0.10 wt% or less of oxygen and 0.05 to 0.20 wt% of nitrogen.
b, Ti, Y, Hf, Sc, and a Fe-Cr-Al-based alloy according to the present invention, wherein the total content of one or more rare earth elements such as Ce, La, Pr, and Nd is 1 wt% or less. It can be seen that the life value of the heater material made of the sintered body is significantly improved compared to the JIS FCH 1 of the ingot material, and that it has not only sag resistance at high temperatures but also long life.
【００２７】[0027]
【表１】 [Table 1]
【００２８】[0028]
【表２】 [Table 2]
【００２９】[0029]
【実施例２】この実施例においては、Y 、Hf、Sc、希土
類元素を0.001wt%〜0.1wt%含有する場合の耐ダレ性に対
する優位性を以下説明する。表3 に示す含有成分および
成分割合の合金粉末をアトマイズ法により製造した。な
お、No.15 〜No.18(本発明材1)はY 、Hf、Sc、希土類元
素を含有しない場合で請求項1 に該当する合金、No.19
〜No.22(本発明材2)はY 、Hf、Sc、希土類元素を固溶限
(0.1wt%) 以上含有する場合で請求項3 に該当する合金
であり比較のために説明する。No.23 〜No.28(本発明材
3)はY 、Hf、Sc、希土類元素を0.001wt%以上含有し、か
つ、固溶限 (0.1wt%) 以下含有する場合で請求項2 に該
当する合金の場合を示している。Embodiment 2 In this embodiment, the superiority to sag resistance when Y, Hf, Sc and rare earth elements are contained at 0.001 wt% to 0.1 wt% will be described below. Alloy powders having the components and component ratios shown in Table 3 were produced by an atomizing method. In addition, No. 15 to No. 18 (Invention material 1) are alloys that do not contain Y, Hf, Sc, and rare earth elements, and correspond to claim 1, No. 19
~ No. 22 (invention material 2) has a solid solubility limit of Y, Hf, Sc and rare earth elements
(0.1 wt%) or more, and it is an alloy corresponding to claim 3 and will be described for comparison. No.23 to No.28 (material of the present invention
3) shows a case where the alloy contains Y, Hf, Sc, and a rare earth element in an amount of 0.001 wt% or more and a solid solubility limit (0.1 wt%) or less, and corresponds to claim 2.
【００３０】これらの粉末を内径70φ、長さ150mm の軟
鋼製容器に充填し、真空加熱後脱気後密封した。その
後、1100℃の温度において2 時間加熱後、30φ×L の棒
材に押し出して、真密度 (100%密度) の合金焼結体を作
成した。この14種類の合金焼結体を、熱間圧延後伸線に
より直径8mm とし、8 φ×200mm のダレ試験片を作成し
た。These powders were filled in a mild steel container having an inner diameter of 70 φ and a length of 150 mm, heated under vacuum, deaerated, and then sealed. Then, after heating at a temperature of 1100 ° C. for 2 hours, it was extruded into a rod of 30φ × L to produce a true density (100% density) alloy sintered body . These 14 types of alloy sintered bodies were drawn to a diameter of 8 mm by wire drawing after hot rolling, and sag test pieces of 8 φ × 200 mm were prepared.
【００３１】ダレ試験は、図1 に示すようなスパン距離
が140mm の治具1 の上に試験片2 を設置して、1500℃の
温度に5 時間加熱し、試験片2 の中央部A 点の変位量を
測定することにより行った。表4 に試験結果を示してあ
る。In the sag test, a test piece 2 was placed on a jig 1 having a span distance of 140 mm as shown in FIG. 1 and heated at a temperature of 1500 ° C. for 5 hours. The measurement was performed by measuring the amount of displacement. Table 4 shows the test results.
【００３２】次に、表1 に示す材料の寿命特性を調査す
るために、JIS C 2524 (1979) の電熱線および帯の寿命
試験を行った。この試験は、0.5 φ×200mm の線材にし
た試験片2 を図4 に示すように、U 字形に支持端子4 に
固定し、U 字形の試験片2 の底部3 の位置が1300℃の温
度になるように、試験片2 を2 分間通電、2 分間休止の
走査を繰り返し行い、試験片2が断線した時の通電回数
を求めるものである。Next, in order to investigate the life characteristics of the materials shown in Table 1, a life test of a heating wire and a band according to JIS C 2524 (1979) was performed. In this test, a test piece 2 made of a 0.5 mm × 200 mm wire was fixed to a support terminal 4 in a U-shape as shown in Fig. 4, and the position of the bottom 3 of the U-shaped test piece 2 was raised to a temperature of 1300 ° C. In this way, the test piece 2 is repeatedly energized for 2 minutes and the scanning is paused for 2 minutes, and the number of energizations when the test piece 2 is disconnected is determined.
【００３３】しかして、ヒータ寿命値はJIS C 2520 (19
86) の電熱用合金線および帯に従い、本発明に係るFe-C
r-Al系合金焼結体の規定寿命値は100 回以上の通電回数
が必要である。表4 に寿命試験の結果をダレ試験結果と
共に示してある。However, the heater life value is JIS C 2520 (19
86) according to the present invention,
The specified life value of the sintered r-Al alloy requires at least 100 energizations. Table 4 shows the life test results together with the sag test results.
【００３４】表3 および表4 に示すように、Y 、Hf、Sc
およびCe、La、Pr、Nd等の希土類元素の中から選んだ1
種以上を含有しないヒータ材 (本発明材1)においては、
耐ダレ性は良好であるが、寿命値が低いことがわかる。
また、Y 、Hf、ScおよびCe、La、Pr、Nd等の希土類元素
の中から選んだ1 種以上を合計で 0.3〜0.8wt%含有する
ヒータ材 (本発明材2)においては、寿命特性は良好であ
るが、耐ダレ性が比較材1 に比べて劣化していることが
わかる。そして、請求項3 に該当する本発明材3 、即
ち、Y 、Hf、ScおよびCe、La、Pr、Nd等の希土類元素の
中から選んだ1 種以上を合計で 0.001wt% 以上で、固溶
限(0.1wt%) 以下であるヒータ材は、耐ダレ性、寿命特
性が共に優れていることがわかる。As shown in Tables 3 and 4, Y, Hf, Sc
And selected from rare earth elements such as Ce, La, Pr, Nd, etc.
In torquecontrol over data material such contain more than species (invention material 1),
It can be seen that the sag resistance is good, but the life value is low.
Further, in the heater material (material 2 of the present invention) containing a total of 0.3 to 0.8 wt% of one or more selected from rare earth elements such as Y, Hf, Sc and Ce, La, Pr, Nd, etc. Is good, but it can be seen that the sag resistance is deteriorated as compared with the comparative material 1. Then, the present invention material 3 corresponding to claim 3, that is, one or more selected from rare earth elements such as Y, Hf, Sc and Ce, La, Pr, Nd, etc. in a total of 0.001 wt% or more, It can be seen that a heater material having a solubility limit (0.1 wt%) or less has excellent sag resistance and life characteristics.
【００３５】[0035]
【表３】 [Table 3]
【００３６】[0036]
【表４】 [Table 4]
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るFe-C
r-Al系合金焼結体は上記の構成であるから、酸素含有量
0.10wt%以下、窒素含有量 0.05 〜0.20wt% とし、さら
に、Y、Hf、Scおよび希土類元素およびZr、Nb、Tiの中
から選んだ1 種以上を含有させることにより、1200〜15
00℃の高温において耐ダレ性および耐酸化性に極めて優
れており、ヒータ、高温用部材として適切な材料であ
り、工業上の貢献は極めて大きいものである。As described above, according to the present invention, the Fe-C
Since the r-Al alloy sintered body has the above configuration, the oxygen content
0.10 wt% or less, nitrogen content of 0.05 to 0.20 wt%, and further containing at least one selected from Y, Hf, Sc and rare earth elements and Zr, Nb, Ti, 1200 to 15%
It is extremely excellent in sag resistance and oxidation resistance at a high temperature of 00 ° C., is a material suitable for a heater and a member for high temperature, and has an extremely large industrial contribution.
【図１】ダレ試験を行うための概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram for performing a sagging test.
【図２】比較材のダレ試験線材の断面の結晶組織を示す
顕微鏡写真である。FIG. 2 is a micrograph showing a crystal structure of a cross section of a sag test wire as a comparative material.
【図３】本発明に係るFe-Cr-Al系合金焼結体(No.4)の試
験線材の断面の結晶組織を示す顕微鏡写真である。FIG. 3 is a micrograph showing a crystal structure of a cross section of a test wire rod of a sintered body of an Fe—Cr—Al alloy (No. 4) according to the present invention.
【図４】試験線材の寿命特性を調査するための概略図で
ある。FIG. 4 is a schematic view for investigating life characteristics of a test wire.
1 ・・・治具 2 ・・・試験片 3 ・・・試験片の底部温度測定部 4 ・・・支持端子 1 ・ ・ ・ Jig 2 ・ ・ ・ Test piece 3 ・ ・ ・ Measurement part of temperature at bottom of test piece 4 ・ ・ ・ Support terminal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武 本 昌 之 埼玉県熊谷市熊谷810 株式会社リケン 熊谷事業所内 (56)参考文献 特開 昭54−141314（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−205659（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−280348（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−182864（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−87747（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−278248（ＪＰ，Ａ) 特公 昭40−7660（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 38/00 304 C22C 38/00 302 C22C 38/18 C22C 38/26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Masayuki Takemoto 810 Kumagaya, Kumagaya-shi, Saitama Riken Co., Ltd. Kumagaya Works (56) References JP-A-54-141314 (JP, A) JP-A-2-205659 (JP, A) JP-A-62-280348 (JP, A) JP-A-2-182864 (JP, A) JP-A-64-87747 (JP, A) JP-A-62-278248 (JP, A) 40-7660 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C22C 38/00 304 C22C 38/00 302 C22C 38/18 C22C 38/26
Claims (6)
0wt%以下、窒素 0.05 〜0.20wt% を含有し、残部不可避
的不純物およびFeよりなることを特徴とするFe-Cr-Al系
合金焼結体。(1) Cr 20-35 wt%, Al 4-12 wt%, oxygen 0.1
Fe-Cr-Al system containing 0wt% or less, 0.05 ~ 0.20wt% nitrogen, and the balance consisting of unavoidable impurities and Fe
Alloy sintered body .
0wt%以下、窒素 0.05 〜0.20wt% を含有し、さらに、Y
、Hf、Sc、希土類元素の中から選んだ1 種以上を合計
で0.001wt%以上、固溶限以下(0.1wt% 以下) を含有し、
残部不可避的不純物およびFeよりなることを特徴とする
Fe-Cr-Al系合金焼結体。2. Cr 20 to 35 wt%, Al 4 to 12 wt%, oxygen 0.1
0 wt% or less, 0.05 to 0.20 wt% of nitrogen, and Y
, Hf, Sc, at least one selected from rare earth elements, containing a total of 0.001 wt% or more and a solid solubility limit or less (0.1 wt% or less),
The balance consists of unavoidable impurities and Fe
Fe-Cr-Al alloy sintered body .
0wt%以下、窒素 0.05 〜0.20wt% を含有し、さらに、Y
、Hf、Sc、希土類元素の中から選んだ1 種以上を合計
で1wt%以下、0.1wt%以上を含有し、残部不可避的不純物
およびFeよりなることを特徴とするFe-Cr-Al系合金焼結
体。3. Cr 20-35 wt%, Al 4-12 wt%, oxygen 0.1
0 wt% or less, 0.05 to 0.20 wt% of nitrogen, and Y
Fe-Cr-Al alloy containing at least one selected from the group consisting of, Hf, Sc, and rare earth elements in a total of 1 wt% or less and 0.1 wt% or more, with the balance being unavoidable impurities and Fe Sintering
Body .
0wt%以下、窒素 0.05 〜0.20wt% を含有し、さらに、Z
r、Nb、Tiの中から選んだ1 種以上を合計で1wt%以下を
含有し、残部不可避的不純物およびFeよりなることを特
徴とするFe-Cr-Al系合金焼結体。4. Cr 20-35 wt%, Al 4-12 wt%, oxygen 0.1
0 wt% or less, 0.05 to 0.20 wt% of nitrogen, and Z
A Fe-Cr-Al-based alloy sintered body characterized in that it contains at least one selected from r, Nb and Ti in a total amount of 1 wt% or less, with the balance being unavoidable impurities and Fe.
0wt%以下、窒素 0.05 〜0.20wt% を含有し、さらに、Y
、Hf、Sc、希土類元素の中から選んだ1 種以上を合計
で1wt%以下、0.1wt%以上を含有し、また、Zr、Nb、Tiの
中から選んだ1 種以上を合計で1wt%以下を含有し、残部
不可避的不純物およびFeよりなることを特徴とするFe-C
r-Al系合金焼結体。5. Cr 20-35 wt%, Al 4-12 wt%, oxygen 0.1
0 wt% or less, 0.05 to 0.20 wt% of nitrogen, and Y
, Hf, Sc, one or more selected from rare earth elements in total of 1 wt% or less, containing 0.1 wt% or more, and one or more selected from Zr, Nb, Ti in a total of 1 wt% Fe-C containing the following, the balance consisting of unavoidable impurities and Fe
r-Al alloy sintered body .
0wt%以下、窒素 0.05 〜0.20wt% を含有し、さらに、Y
、Hf、Sc、希土類元素の中から選んだ1 種以上を合計
で0.001wt%以上、固溶限以下(0.1wt% 以下) を含有し、
また、Zr、Nb、Tiの中から選んだ1 種以上を合計で1wt%
以下を含有し、残部不可避的不純物およびFeよりなるこ
とを特徴とするFe-Cr-Al系合金焼結体。6. Cr 20-35 wt%, Al 4-12 wt%, oxygen 0.1
0 wt% or less, 0.05 to 0.20 wt% of nitrogen, and Y
, Hf, Sc, at least one selected from rare earth elements, containing a total of 0.001 wt% or more and a solid solubility limit or less (0.1 wt% or less),
In addition, at least one selected from Zr, Nb, and Ti is 1 wt% in total.
A Fe-Cr-Al-based alloy sintered body characterized by comprising the following and the balance consisting of unavoidable impurities and Fe.
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