EP1381701B1 - Iron-chrome-aluminium-alloy - Google Patents

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EP1381701B1
EP1381701B1 EP02730208A EP02730208A EP1381701B1 EP 1381701 B1 EP1381701 B1 EP 1381701B1 EP 02730208 A EP02730208 A EP 02730208A EP 02730208 A EP02730208 A EP 02730208A EP 1381701 B1 EP1381701 B1 EP 1381701B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
max
chromium
iron
alloy
aluminium alloy
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP02730208A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1381701A2 (en
Inventor
Heike Hattendorf
Jürgen WEBELSIEP
Hans-Joachim Balke
Michael Eckhardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VDM Metals GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp VDM GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10157749A external-priority patent/DE10157749B4/en
Application filed by ThyssenKrupp VDM GmbH filed Critical ThyssenKrupp VDM GmbH
Publication of EP1381701A2 publication Critical patent/EP1381701A2/en
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Publication of EP1381701B1 publication Critical patent/EP1381701B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium

Definitions

  • the invention relates to a deformable, ferritic steel alloy.
  • Such alloys are used inter alia for the production of electrical Heating elements and catalyst supports used. These materials form one dense, adherent alumina layer that protects it from destruction. This Protection is improved by additions of so-called reactive elements such as for example, Ca, Ce, La, Y, Zr, Hf, Ti, Nb, which improve the adhesiveness and / or reduce layer growth, as described in the "Handbook of the High-temperature materials technology, Ralf Bürgel, Vieweg Verlag, Braunschweig 1998 ", from page 274 onwards.
  • the aluminum oxide layer protects the metallic material from faster Oxidation. At the same time she is growing herself, albeit very slowly. This growth takes place using consumption of the aluminum content of the material. Is not a Aluminum more present, so grow other oxides (chromium and iron oxides). The metal content of the material is consumed very quickly and the material failed. The time to failure means life. An increase in the Aluminum content thus extends the life.
  • EP-B 0387670 an alloy with (in mass%) 20 to 25% Cr, 5 to 8 % Al and additions of 0.03 to 0.08% yttrium 0.004 to 0.008% nitrogen, 0.020 to 0.040% carbon, as well as about equal parts 0.035 to 0.07% Ti and 0.035 to 0.07% zirconium, and max. 0.01% phosphorus, max. 0.01% magnesium, Max. 0.5% manganese, max. 0.005% sulfur, residual iron is addressed, the Sum of the contents of Ti and Zr in% from 1.75 to 3.5 times as large as the sum the contents of C and N in mass% as well as melting Impurities. Ti and Zr may be wholly or partially hafnium and / or Tantalum or vanadium are replaced.
  • EP-B 0290719 is an alloy with (in mass%) 12 to 30% Cr, 3.5 to 8% Al, 0.008 to 0.10% carbon, max. 0.8% silicon, 0.10 to 0.1% manganese, Max. 0.035% phosphorus, max. 0.020% sulfur, 0.1 to 1.0% molybdenum, max.
  • Nickel 1 % Nickel, and the additives 0.010 to 1.0% zirconium, 0.003 to 0.3% titanium and 0.003 to 0.3% nitrogen, calcium plus magnesium 0.005 to 0.05%, as well rare earth metals from 0.003 to 0.80%, nlob from 0.5%, remaining iron with usual Accompanying elements described, for example, as a wire for heating elements for electrically heated ovens and as a construction material for thermally loaded Parts and is used as a film for the preparation of catalyst supports.
  • the iron - chromium - aluminum alloy Cr Al 14 4 can indeed by the to about 4 to 4.5 mass% lowered aluminum content easier than the alloys described above with more than 5% by weight of aluminum. She shows, however still embrittlement, which increased to an Manufacturing costs during hot forming lead.
  • GB-A 476,115 is an iron alloy, in particular usable as electrical resistance, which includes the following elements: 6.1 - 30 % Cr, 3 - 12% Al, 0.07 - 0.2% C, ⁇ 4% Ti, balance Fe as well melting impurities.
  • the Ti content is in this case on the C content is bound to be not less than 3 times the C content should be.
  • Preferred ranges for Cr are> 8%, for Al> 5%, for C> 0.085 %.
  • the metal composite foil includes a carrier layer of ferritic steel strip, the both sides with a Outer layer of aluminum or an aluminum alloy is provided.
  • the Carrier layer is formed of an alloy with (in mass%) 16-25% Cr, Rare earths, Y or Zr, in contents between 0.01 - 0.1%, Fe remainder.
  • Femer Al may be added in levels between 2 and 6%. Preferred Cr contents are above 20%.
  • EP-A 0 402 640 discloses a stainless steel foil as a carrier element for catalysts and their preparation.
  • the film is formed from a Alloy of the following composition (in% by mass): 1.0 -20% Al, 5 - 30% Cr, Up to 2% Mn, up to 3% Si, up to 1% C, balance Fe and production-related Impurities.
  • Preferred ranges for Al are between 5.5 and 20%.
  • Y, Sc or rare earths can be added within limits of 0.3% wherein at least one of the elements Ti, Nb, Zr, Hf, V, Ta, Mo, W in Levels up to 2% can be provided. Contents ⁇ 4% Al require in this case Cr contents > 25%.
  • JP-A 06330248 is an alloy having the following composition from 2.5 to 4.5% Al, 9 to ⁇ 18% Cr, ⁇ 1% Si, ⁇ 1% Mn, ⁇ 0.02% C, ⁇ 0.02 % N, balance Fe.
  • a reactive element should Hf in limits of 0.01 - 0.2% to Get used.
  • JP-A 0611 6686 discloses an iron-chromium-aluminum alloy Composition: 1 - 6% Al, 10 - 28% Cr, ⁇ 1% Si, ⁇ 1.5% Mn, ⁇ 0.05% Ti + Nb, ⁇ 0.01% Ce, ⁇ 0.05% C, ⁇ 0.02% N, Fe as the remainder Zr in contents of 0.01 - 1.0% and La in contents of 0.01 - 0.2% be added.
  • JP-A 08269730 discloses an alloy of the following Composition: 3 - 8% Al, 9 - 30% Cr, ⁇ 1.0% Si, ⁇ 1.0% Mn, ⁇ 0.05% C, ⁇ 0.05% N, Fe as the remainder.
  • the alloy can have in excess of> 1% elements such as Nb, Ti, Zr, V, Hf, Mo, Ta and Co are added.
  • the invention is based on the object, a cost-effective iron-chromium-aluminum Alloy to provide a similar or better life as Cr Al 14 4 has, but even less brittleness and therefore improved Formability has, but at the same time the same technical functionality as Cr Al 14 has 4.
  • an iron-chromium-aluminum alloy with high durability with (in mass%) 2.5 to 3.0% aluminum and> 10 to ⁇ 20% Chromium and additions of 0.1 to 1% Si, max. 0.5% Mn, 0.01 to 0.2% yttrium and 0.01 to 0.2% Hf and / or 0.01 to 0.3% Zr, max. 0.01% Mg, max. 0.01% Ca, max. 0.08% carbon, max. 0.04% nitrogen, max. 0.04% phosphorus max.
  • DE-A-198 34 552 discloses: an iron-chromium-aluminum alloy as a metal foil for Schuleiterwiederplace or as a carrier for Catalytic converters is used, wherein the film has the following composition Al: 4-10%; Cr: 18-25%; Si: 0.5-1.5%; Y: 0:03 to 12:08%; Zr: 0:01 to 12:05%; Hf: 0.01-0.05%; Ti: max. 00:01% and balance Fe and common impurities. 0.01% sulfur, max. 0.05% copper and max. 0.1% molybdenum and / or Tungsten and production-related impurities, the rest iron
  • the Al content in limits of 2.5 - 3.55% and the Cr content in Set limits of 13 -17%.
  • a reduction in brittleness is most effective by reducing reach the aluminum content.
  • this has the disadvantage that the Specific electrical resistance also decreases and the service life decreases.
  • the brittleness is also due to chromium, silicon, carbon and nitrogen increased, which is why these elements are kept as low as possible should.
  • the same technical functionality for a heating conductor used for electrical Generation of heat is achieved when the surface power, the Power at the heating element, the total resistance of the heating element and the Service life of the heating element in any change of the material remains constant.
  • Diameter D B / D A 3 ⁇ B / ⁇ A
  • Length L B / L A 3 ⁇ A / ⁇ B
  • Weight M B / M A 3 ⁇ B / ⁇ A • ⁇ B / ⁇ A
  • the oxidation constant k is a measure of the quality of the oxide layer. At a Oxide layer with very good protective effect, k is smaller than a worse one Oxide layer. The smaller k is, the longer the life.
  • an alloy with the same functionality would have a minimum of 12% have longer life, to the disadvantage of smaller wire diameter to compensate. Additional lifetimes offer even more the advantage of a longer life, that is an improved functionality.
  • the subject invention is in addition to heating conductors for heating elements, eg. B. one Household appliance, or as a construction material in the furnace construction as a film, For example, used as a carrier film for catalysts.
  • Table 1 lists various iron-chromium-aluminum alloys, the table containing both large-scale and laboratory molten batches.
  • heating elements heating conductors
  • Lifetime tests to compare materials with each other, for example, with following conditions possible:
  • the test is carried out on wires with a diameter of 0.40 mm, from which Wire spirals with 12 turns, a spiral diameter of 4 mm and a Spiral length of 50 mm can be made.
  • the wire spirals are between 2 Power supply clamped and by applying a voltage up to 1200 ° C. heated. The heating takes place for 2 minutes, then the power supply for 15 Seconds interrupted. At the end of the life of the wire fails, that the remaining cross section melts through. As a lifetime, the Total time the wire was heated, without the break times indicated in the following burning time.
  • the large-scale batch T1 and the laboratory batches T2 and T3 represent the state technology for Cr Al 14 4, with (in% by mass) approx. 14.5% chromium, 4.5% Aluminum, about 0.3% manganese, about 0.2% silicon and as a reactive element 0.17 to 0.18% zirconium. They have 49-hour lifetimes for the lab batch T3, 63 hours for the laboratory batch T2 and 77 hours for the large-scale Batch T1.
  • Batches H1 to H6 are batches with an aluminum content of over 5 mass% and different additions of silicon, manganese, zirconium, Titanium, hafnium and yttrium and other admixtures such as calcium, Magnesium, carbon and nitrogen.
  • the laboratory batch K1 is compared to the laboratory batch according to the state of Technique T2 the aluminum content has been lowered from 4.5 to 3.55 mass%.
  • the Lifespan decreased, as expected, from 63 hours to 34 hours.
  • the batch M1 achieved with an aluminum content of 2.78% and a Zirconium content of 0.05% and a hafnium content of 0.03% and a Yttrium content of 0.02% a life of 92 hours.
  • the batch M2 achieved with an aluminum content of 2.71% and a zirconium content of 0.05% and a hafnium content of 0.03% and an yttrium content of 0.04% Life of 126 hours.
  • the batch M4 reaches with an aluminum content of 2.8% and a zirconium content of 0.03% and a hafnium content of 0.03 % and an yttrium content of 0.03%, a life of 85 hours.
  • the alloy according to the invention Additions of 0.01 to 0.08% yttrium, and / or 0.01 to 0.08% Hf and / or 0.01 to 0.08% Zr must contain.
  • Charge L1 shows that even with the addition of zirconium, hafnium and yttrium at a Aluminum content of 1.55% only reached a life of 9.3 hours becomes. Even Charge M3, despite the addition of zirconium, hafnium and yttrium at one Aluminum content of only 2.24% only a life of 72 hours, the in the range of batches according to the prior art.
  • the alloy according to the invention should therefore have an aluminum content of more than 2% to have.
  • Chromium contents between 14 and 17% have no significant effect on the lifetime as compared to the zirconium, hafnium and yttrium containing batches M1 with 14.85% chromium and 2.78% aluminum and batch L2 with 16.86% chromium and 2.55 % Aluminum shows.
  • a certain chromium content is necessary because chromium promotes the formation of the particularly stable and protective ⁇ - Al 2 O 3 layer.
  • the impact work is at room temperature, 50 ° C, 100 ° C and 150 ° C on DMV standards (See W. Domke, Maschinenstoff ambience and Material Testing, Verlag W. Gerardet, Essen, 1981, from page 336).
  • the Impact energy is low at a ferritic steel Temperatures occurring brittle fracture low (low position), in the case of higher Temperatures ductile, well deformable behavior high (high) with a steep rise within a few degrees from the low altitude to the high altitude. there can strongly spread the impact work in this area.
  • the temperature, at the transition from high to low is made Notch impact transition temperature.
  • a material is all the more brittle, depending the grain size is larger or in the case of the iron-chromium-aluminum materials, the higher the content of alloying elements such as aluminum, chromium, silicon, Nitrogen, carbon, phosphorus and sulfur is.
  • alloying elements such as aluminum, chromium, silicon, Nitrogen, carbon, phosphorus and sulfur is.
  • all notched specimens in Table 1 have a very large grain size of about 200 to 400 microns, which is very unfavorable. Therefore all samples are at room temperature in the low position, with the samples with the lowest aluminum content, the lowest chromium content and the lowest carbon content have the highest impact energy, as is the Batches M1, M2, M3, M4 and L1 show.
  • the batch M4 has a bit worse lower impact work than the batch M2 with a similar one Aluminum and chromium content, as it has a higher carbon content.
  • the Charge L2 has a slightly lower impact performance than the Charge M2, as it does has a higher chromium content. Similar to carbon, nitrogen, Phosphorus and sulfur, whose contents therefore advantageously kept low should be. It turns out that the aluminum content does not exceed 3.0% may be used to minimize the embrittling effect of aluminum hold.
  • the brittle behavior of the iron - chromium - Aluminum alloys is significantly reduced by lowering the Aluminum content to less than 3.0%.
  • This is additionally supported by low levels of silicon, carbon, nitrogen, phosphorus and sulfur.
  • the Carbon content is therefore limited to max. 0.08%, the nitrogen content to max. 0.04 %, the phosphorus content to max. 0.04% and the sulfur content to max. 0.01 Mass% limited.
  • Phosphorus and sulfur are additionally unfavorable on the life, so that the lowest possible content of these elements are also advantageous from this perspective.
  • the chromium content should be as low as be provided possible. Because of the life requirements can the silicon and chromium levels are not lowered to near zero, but must be at least 0.1% silicon and 10% chromium. It should but not more than 20% chromium and 1% silicon are added to one to achieve the lowest possible brittleness.
  • the alloy of the invention must be at least 10% larger Lifespan to have the disadvantage of smaller wire diameter too compensate.
  • the batches of the invention all at least one 50% longer life, brings the use of the alloy according to the invention additionally has the advantage of increased Lifespan.
  • Manganese is limited to 0.5% by weight, as this element reduces the oxidation resistance. The same applies to copper.

Abstract

The invention relates to an iron-chrome-aluminium-alloy with a high service life, comprising (in mass %) >2 3.6 % aluminium and >10 - 20 % chrome and other added materials, 0.1 -1 % Si, max. 0.5 % Mn, 0.01 0.2 % Yttrium and/or 0.01 0.2 % Hf and/or 0.01 0.3 % Zr, max. 0.01 % Mg, max. 0.01 % Ca, max. 0.08 % carbon, max. 0.04 % nitrogen, max. 0.04 % phosphorus max. 0.01 % sulphur, max. 0.05 % copper and respectively max. 0.1 % molybdenum and/or wolfram and the usual manufacture-related impurities, the remainder being iron.

Description

Die Erfindung betrifft eine verformbare, ferritische Stahllegierung.The invention relates to a deformable, ferritic steel alloy.

Derartige Legierungen werden unter anderem zur Herstellung von elektrischen Heizelementen und Katalysatorträgern verwendet. Diese Werkstoffe bilden eine dichte, festhaftende Aluminiumoxidschicht, die sie vor Zerstörung schützt. Dieser Schutz wird verbessert durch Zugaben von sogenannten reaktiven Elementen wie beispielsweise Ca, Ce, La, Y, Zr, Hf, Ti, Nb, die die Haftfähigkeit verbessern und/oder das Schichtwachstum verringern, wie es im "Handbuch der Hochtemperatur-Werkstofftechnik, Ralf Bürgel, Vieweg Verlag, Braunschweig 1998", ab Seite 274 beschrieben wird.Such alloys are used inter alia for the production of electrical Heating elements and catalyst supports used. These materials form one dense, adherent alumina layer that protects it from destruction. This Protection is improved by additions of so-called reactive elements such as for example, Ca, Ce, La, Y, Zr, Hf, Ti, Nb, which improve the adhesiveness and / or reduce layer growth, as described in the "Handbook of the High-temperature materials technology, Ralf Bürgel, Vieweg Verlag, Braunschweig 1998 ", from page 274 onwards.

Die Aluminiumoxidschicht schützt den metallischen Werkstoff vor schneller Oxidation. Dabei wächst sie selbst, wenn auch sehr langsam. Dieses Wachstum findet unter Verbrauch des Aluminiumgehaltes des Werkstoffes statt. Ist kein Aluminium mehr vorhanden, so wachsen andere Oxide (Chrom- und Eisenoxide). Der Metallgehalt des Werkstoffes wird sehr schnell verbraucht und der Werkstoff versagt. Die Zeit bis zum Versagen heißt Lebensdauer. Eine Erhöhung des Aluminiumgehaltes verlängert somit die Lebensdauer.The aluminum oxide layer protects the metallic material from faster Oxidation. At the same time she is growing herself, albeit very slowly. This growth takes place using consumption of the aluminum content of the material. Is not a Aluminum more present, so grow other oxides (chromium and iron oxides). The metal content of the material is consumed very quickly and the material failed. The time to failure means life. An increase in the Aluminum content thus extends the life.

In der DE-A 19928842 wird eine Legierung mit (in Masse-%) 16 bis 22 % Cr, 6 bis 10 % Al und Zugaben von 0,02 bis 1,0 % Si, max. 0,5 % Mn, 0,02 bis 0,1 % Hf, 0,02 bis 0,1 % Y, 0,001 bis 0,01 % Mg, max. 0,02 % Ti, max. 0,03 % Zr, max. 0,02 % SE, max. 0,1 % Sr, max. 0,1, max. 0,5 % Cu, max. 0,1 % V, max. 0,1 % Ta, max. 0,1 % Nb, max. 0,03 % C, max. 0,01 % N, max. 0,01 % B, Rest Eisen sowie erschmelzungsbedingte Verunreinigungen für die Verwendung als Trägerfolie für Abgaskatalysatoren, als Heizleiter, als Bauteil im Industrieafenbau und In Gasbrennern beschrieben.In DE-A 19928842 an alloy with (in mass%) 16 to 22% Cr, 6 to 10% Al and additions of 0.02 to 1.0% Si, max. 0.5% Mn, 0.02 to 0.1% Hf, 0.02 to 0.1% Y, 0.001 to 0.01% Mg, max. 0.02% Ti, max. 0.03% Zr, max. 0.02 % SE, max. 0.1% Sr, max. 0.1, max. 0.5% Cu, max. 0.1% V, max. 0.1% Ta, Max. 0.1% Nb, max. 0.03% C, max. 0.01% N, max. 0.01% B, balance iron as well Contamination-related contaminants for use as a carrier film for Catalytic converters, as heat conductor, as component in industrial furnace construction and in Gas burners described.

In der EP-B 0387670 wird eine Legierung mit (in Masse-%) 20 bis 25 % Cr, 5 bis 8 % Al und Zugaben von 0,03 bis 0,08 % Yttrium 0,004 bis 0,008 % Stickstoff, 0,020 bis 0,040 % Kohlenstoff, sowie zu etwa gleichen Teilen 0,035 bis 0,07 % Ti und 0,035 bis 0,07 % Zirkonium, und max. 0,01 % Phosphor, max. 0,01 % Magnesium, max. 0,5 % Mangan, max. 0,005 % Schwefel, Rest Eisen angesprochen, wobei die Summe der Gehalte an Ti und Zr in % 1,75 bis 3,5 mal so groß ist, wie die Summe der Gehalte an C und N in Masse % sowie erschmelzungsbedingte Verunreinigungen. Ti und Zr kann ganz oder teilweise durch Hafnium und/oder Tantal oder Vanadium ersetzt werden.In EP-B 0387670 an alloy with (in mass%) 20 to 25% Cr, 5 to 8 % Al and additions of 0.03 to 0.08% yttrium 0.004 to 0.008% nitrogen, 0.020 to 0.040% carbon, as well as about equal parts 0.035 to 0.07% Ti and 0.035 to 0.07% zirconium, and max. 0.01% phosphorus, max. 0.01% magnesium, Max. 0.5% manganese, max. 0.005% sulfur, residual iron is addressed, the Sum of the contents of Ti and Zr in% from 1.75 to 3.5 times as large as the sum the contents of C and N in mass% as well as melting Impurities. Ti and Zr may be wholly or partially hafnium and / or Tantalum or vanadium are replaced.

In der EP-B 0290719 wird eine Legierung mit (in Masse-%) 12 bis 30 % Cr, 3,5 bis 8 % Al, 0,008 bis 0,10 % Kohlenstoff, max. 0,8 % Silizium, 0,10 bis 0,1 % Mangan, max. 0,035 % Phosphor, max. 0,020 % Schwefel, 0,1 bis 1,0 % Molybdän, max. 1 % Nickel, und den Zusätzen 0,010 bis 1,0 % Zirkonium, 0,003 bis 0,3 % Titan und 0,003 bis 0,3 % Stickstoff, Kalzium plus Magnesium 0,005 bis 0,05 %, sowie seltene Erdmetalle von 0,003 bis 0,80 %, Nlob von 0,5 %, Rest Eisen mit üblichen Begleitelementen beschrieben, die zum Beispiel als Draht für Heizelemente für elektrisch beheizte Öfen und als Konstruktionswerkstoff für thermisch belastete Teile sowie als Folie zur Herstellung von Katalysatorträgern verwendet wird.In EP-B 0290719 is an alloy with (in mass%) 12 to 30% Cr, 3.5 to 8% Al, 0.008 to 0.10% carbon, max. 0.8% silicon, 0.10 to 0.1% manganese, Max. 0.035% phosphorus, max. 0.020% sulfur, 0.1 to 1.0% molybdenum, max. 1 % Nickel, and the additives 0.010 to 1.0% zirconium, 0.003 to 0.3% titanium and 0.003 to 0.3% nitrogen, calcium plus magnesium 0.005 to 0.05%, as well rare earth metals from 0.003 to 0.80%, nlob from 0.5%, remaining iron with usual Accompanying elements described, for example, as a wire for heating elements for electrically heated ovens and as a construction material for thermally loaded Parts and is used as a film for the preparation of catalyst supports.

In der US-A 4277374 wird eine Legierung mit (in Masse-%) bis zu 26 % Chrom, 1 bis 8 % Aluminium, 0,02 bis 2 % Hafnium, bis zu 0,3 % Yttrium, bis zu 0,1 % Kohlenstoff, bis zu 2 % Silizium, Rest Eisen, mit einem bevorzugten Bereich von 12 bis 22 % Chrom und 3 bis 6 % Aluminium abgehandelt, die als Folie zur Herstellung von Katalysatorträgern Verwendung findet.In US Pat. No. 4,277,374, an alloy having (in% by mass) up to 26% chromium, 1 up to 8% aluminum, 0.02 to 2% hafnium, up to 0.3% yttrium, up to 0.1% Carbon, up to 2% silicon, balance iron, with a preferred range of 12 to 22% chromium and 3 to 6% aluminum treated as a foil to the Production of catalyst supports is used.

Die obigen Druckschriften gehen von traditionellen Herstellungsverfahren, nämlich dem konventionellen Gießen der Legierung und dem anschließenden Warm- und Kaltverformen aus. Da diese Verfahren mit hohen Ausfällen u. a. durch Versprödungserscheinungen beim Warmwalzen verbunden sind, wurden in den letzten Jahren Alternativen entwickelt, bei welchen ein Chrom-Stahl, der reaktive Elemente enthält, mit Aluminium oder auch Aluminium-Legierungen beschichtet wird. Derartige Verbundwerkstoffe werden dann an Enddicke gewalzt und anschließend diffusionsgeglüht, wobei bei Einstellung geeigneter Glühparameter ein homogener Werkstoff entsteht.The above documents are based on traditional production methods, namely the conventional casting of the alloy and the subsequent hot and Cold forming. Since these methods with high failures u. a. by Embrittlement phenomena associated with hot rolling have been reported in the In recent years, alternatives have been developed in which a chromium steel, the reactive Contains elements coated with aluminum or even aluminum alloys becomes. Such composites are then rolled to final thickness and subsequently diffusion annealed, wherein when setting suitable annealing parameters a homogeneous material is created.

Derartige Verfahren sind beispielsweise in den Druckschriften EP-B 0640390, EP-B 0204423 und WO 99/18251 beschrieben worden und sind hervorragend geeignet, die Verarbeitungsprobleme, für die Anwendungen, wo ein hoher Aluminiumgehalt technisch erforderlich ist und die Anwendung in Form von Folle oder Band erfolgt, zu verringern.Such methods are described for example in the publications EP-B 0640390, EP-B 0204423 and WO 99/18251 and are excellent suitable, the processing problems, for the applications where a high Aluminum content is technically required and the application in the form of Folle or band occurs, decrease.

Eine andere Möglichkeit die Ausfälle und die Kosten durch die Versprödungserscheinungen zu verringern, wird bei dem Einsatz von Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen für Haushaltsgeräte wie z. B. Toaster, Haartrockner, u. ä., praktiziert, die in der Regel bei geringeren Temperaturen unterhalb von 800°C eingesetzt werden und sehr stark unter Kostengesichtspunkten produziert werden. Da hier der Einsatz in der Regel in Form von Draht erfolgt, sind die beschriebenen Lösungen durch Beschichten nicht möglich. Dort werden auf Grund der geringeren Temperaturbelastungen Legierungen mit (in Masse-%) einem verringerten Aluminiumgehalt von unter 5 % eingesetzt, wie z. B. eine Legierung mit ca. 14,5 % Cr, ca. 4,5 % Al, Zugaben von reaktiven Elementen, Rest Eisen, wie sie in der DIN Norm 17470 in Tabelle 3 mit 14 % Chrom und 4 % Aluminium, Rest Eisen (Cr Al 14 4) beschrieben ist und produziert wird, wie aus "Drähte von Krupp VDM für die Elektroindustrie", Druckschrift N563, Ausgabe November 1998 auf Seite 24, Werkstoff Aluchrom W, mit 14 bis 16 % Chrom, 3,5 bis 5,0 % Aluminium, max. 0,08 % Kohlenstoff, max. 0,6 % Mangan. max. 0,5 % Silizium, max. 0,3 % Zirkonium, andere erschmelzungsbedingte Verunreinigungen, Rest Eisen bekannt ist. Diese Legierung dient im folgenden als Vergleichslegierung und wird kurz mit Cr Al 14 4 bezeichnet.Another way the failures and the costs by the Embrittlement phenomena will decrease in the use of iron-chromium-aluminum alloys for household appliances such. B. toaster, Hairdryer, u. Ä., which is usually practiced at lower temperatures be used below 800 ° C and very much under Costs are produced. Since here the use is usually in Form of wire, the solutions described by coating are not possible. There are due to the lower temperature loads Alloys with (in% by mass) a reduced aluminum content of less than 5% used, such. B. an alloy with about 14.5% Cr, about 4.5% Al, additions of reactive elements, residual iron, as in the DIN standard 17470 in Table 3 with 14% chromium and 4% aluminum, residual iron (Cr Al 14 4) is described and produced as "wires from Krupp VDM for the electrical industry", Publication N563, issue November 1998 on page 24, Material Aluchrom W, with 14 to 16% chromium, 3.5 to 5.0% aluminum, max. 0.08% carbon, max. 0.6% manganese. Max. 0.5% silicon, max. 0.3% zirconium, others melting-related impurities, residual iron is known. These In the following, alloy serves as a comparative alloy and becomes short with Cr Al 14 4 designated.

Die Eisen - Chrom - Aluminium - Legierung Cr Al 14 4 läßt sich zwar durch den auf ca. 4 bis 4,5 Masse % abgesenkten Aluminiumgehalt leichter fertigen, als die oben beschriebene Legierungen mit über 5 Masse % Aluminium. Sie zeigt aber immer noch Versprödungserscheinungen, die zu einem erhöhten Fertigungsaufwand bei der Warmformgebung führen.The iron - chromium - aluminum alloy Cr Al 14 4 can indeed by the to about 4 to 4.5 mass% lowered aluminum content easier than the alloys described above with more than 5% by weight of aluminum. She shows, however still embrittlement, which increased to an Manufacturing costs during hot forming lead.

Bisher war es Stand der Technik, dass in Fe Cr Al Legierungen mit circa 14 bis 15 Masse % Chrom ein Mindestgehalt von circa 4 Masse % Al benötigt wird, um eine schützende Aluminiumoxidschicht, aufzubauen, wie es zum Beispiel in "Handbuch der Hochtemperatur-Werkstofftechnik, Ralf Bürgel, Vieweg Verlag, Braunschweig 1998" auf Seite 272 in Bild 5.13 gezeigt wird.So far, it has been state of the art that in Fe Cr Al alloys with approximately 14 to 15 Mass% chromium a minimum content of about 4 mass% Al is needed to make a protective aluminum oxide layer, build up, for example, in "Manual High Temperature Materials Technology, Ralf Bürgel, Vieweg Verlag, Braunschweig 1998 "on page 272 in Fig. 5.13.

Der GB-A 476,115 ist eine Eisenlegierung, insbesondere einsetzbar als elektrischer Widerstand, zu entnehmen, die folgende Elemente beinhaltet: 6,1 - 30 % Cr, 3 - 12 % Al, 0,07 - 0,2 % C, ≤ 4 % Ti, Rest Fe sowie erschmelzungsbedingte Verunreinigungen. Der Ti-Gehalt ist hierbei dergestalt an den C-Gehalt gebunden, daß er nicht weniger als das 3-fache des C-Gehaltes betragen soll. Bevorzugte Bereiche für Cr sind > 8 %, für Al > 5 %, für C > 0,085 %.GB-A 476,115 is an iron alloy, in particular usable as electrical resistance, which includes the following elements: 6.1 - 30 % Cr, 3 - 12% Al, 0.07 - 0.2% C, ≤ 4% Ti, balance Fe as well melting impurities. The Ti content is in this case on the C content is bound to be not less than 3 times the C content should be. Preferred ranges for Cr are> 8%, for Al> 5%, for C> 0.085 %.

In der DE-A 196 52 399 ist ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Metallverbundfolie sowie deren Verwendung beschrieben. Die Metallverbundfolie beinhaltet eine Trägerschicht aus ferritischem Stahlband, das beidseitig mit einer Außenschicht aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung versehen ist. Die Trägerschicht wird aus einer Legierung gebildet, mit (in Masse-%) 16 - 25 % Cr, Seltenen Erden, Y oder Zr in Gehalten zwischen 0,01 - 0,1 %, Fe Rest. Femer kann Al in Gehalten zwischen 2 und 6 % hinzulegiert werden. Bevorzugte Cr-Gehalte sind oberhalb von 20 % angesiedelt.In DE-A 196 52 399 is a method for producing a multilayer Metal composite film and their use described. The metal composite foil includes a carrier layer of ferritic steel strip, the both sides with a Outer layer of aluminum or an aluminum alloy is provided. The Carrier layer is formed of an alloy with (in mass%) 16-25% Cr, Rare earths, Y or Zr, in contents between 0.01 - 0.1%, Fe remainder. Femer Al may be added in levels between 2 and 6%. Preferred Cr contents are above 20%.

Schließlich offenbart die EP-A 0 402 640 eine rostfreie Stahlfolie als Trägerelement für Katalysatoren sowie deren Herstellung. Die Folie wird gebildet aus einer Legierung folgender Zusammensetzung (in Masse-%): 1,0 -20 % Al, 5 - 30 % Cr, bis zu 2 % Mn, bis zu 3 % Si, bis zu 1 % C, Rest Fe sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen. Bevorzugte Bereiche für Al liegen zwischen 5,5 und 20 %. Des weiteren können Y, Sc oder Seltene Erden in Grenzen bis 0,3 % hinzufegiert werden, wobei auch mindestens eines der Elemente Ti, Nb, Zr, Hf, V, Ta, Mo, W in Gehalte bis zu 2 % vorgesehen sein kann. Gehalte < 4 % Al bedingen hierbei Cr-Gehalte > 25 %.Finally, EP-A 0 402 640 discloses a stainless steel foil as a carrier element for catalysts and their preparation. The film is formed from a Alloy of the following composition (in% by mass): 1.0 -20% Al, 5 - 30% Cr, Up to 2% Mn, up to 3% Si, up to 1% C, balance Fe and production-related Impurities. Preferred ranges for Al are between 5.5 and 20%. Of Further, Y, Sc or rare earths can be added within limits of 0.3% wherein at least one of the elements Ti, Nb, Zr, Hf, V, Ta, Mo, W in Levels up to 2% can be provided. Contents <4% Al require in this case Cr contents > 25%.

Der JP-A 06330248 ist eine Legierung mit folgender Zusammensetzung zu entnehmen: 2,5 - 4,5 % Al, 9 - < 18 % Cr, ≤1 % Si, ≤1 % Mn, ≤0,02 % C, ≤0,02 % N, Rest Fe. Als reaktives Element soll Hf in Grenzen von 0,01 - 0,2 % zum Einsatz gelangen.JP-A 06330248 is an alloy having the following composition from 2.5 to 4.5% Al, 9 to <18% Cr, ≤1% Si, ≤1% Mn, ≤0.02% C, ≤0.02 % N, balance Fe. As a reactive element should Hf in limits of 0.01 - 0.2% to Get used.

Durch die JP-A 0611 6686 ist eine Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung folgender Zusammensetzung bekannt geworden: 1 - 6 % Al, 10 - 28 % Cr, < 1 % Si, < 1,5 % Mn, ≤0,05 % Ti + Nb, ≤0,01 % Ce, ≤0,05 % C, ≤0,02 % N, Fe als Rest. Ferner sollen Zr in Gehalten von 0,01 - 1,0 % sowie La in Gehalten von 0,01 - 0,2 % zugesetzt werden.JP-A 0611 6686 discloses an iron-chromium-aluminum alloy Composition: 1 - 6% Al, 10 - 28% Cr, <1% Si, <1.5% Mn, ≤0.05% Ti + Nb, ≤0.01% Ce, ≤0.05% C, ≤0.02% N, Fe as the remainder Zr in contents of 0.01 - 1.0% and La in contents of 0.01 - 0.2% be added.

Schließlich offenbart die JP-A 08269730 eine Legierung folgender Zusammensetzung: 3 - 8 % Al, 9 - 30 % Cr, ≤1,0 % Si, ≤1,0 % Mn, ≤0,05 % C, ≤ 0,05% N, Fe als Rest. Der Legierung können in Größerordnungen > 1 % Elemente wie Nb, Ti, Zr, V, Hf, Mo, Ta und Co zugegeben werden.Finally, JP-A 08269730 discloses an alloy of the following Composition: 3 - 8% Al, 9 - 30% Cr, ≤1.0% Si, ≤1.0% Mn, ≤0.05% C, ≤ 0.05% N, Fe as the remainder. The alloy can have in excess of> 1% elements such as Nb, Ti, Zr, V, Hf, Mo, Ta and Co are added.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Eisen-Chrom-Aluminium Legierung bereitzustellen, die eine ähnliche oder bessere Lebensdauer wie Cr Al 14 4 hat, aber eine noch geringere Sprödigkeit und damit verbesserte Umformbarkeit aufweist, zugleich aber die gleiche technische Funktionalität wie Cr Al 14 4 hat.The invention is based on the object, a cost-effective iron-chromium-aluminum Alloy to provide a similar or better life as Cr Al 14 4 has, but even less brittleness and therefore improved Formability has, but at the same time the same technical functionality as Cr Al 14 has 4.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung mit hoher Lebensdauer, mit (in Masse-%) 2,5 bis 3,0 % Aluminium und > 10 bis <20 % Chrom sowie Zugaben von 0,1 bis 1 % Si, max. 0,5 % Mn, 0,01 bis 0,2 % Yttrium und 0,01 bis 0,2 % Hf und/oder 0,01 bis 0,3 % Zr, max. 0,01 % Mg, max. 0,01 % Ca, max. 0,08 % Kohlenstoff, max. 0,04 % Stickstoff, max. 0,04 % Phosphor max. Die DE-A-198 34 552 offenbart : eine Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung die als Metallfolie für Heizleiterwiederstände oder als Träger für Abgaskatalysatoren verwendet wird, wobei die Folie folgende Zusammensetzung aufweist: Al:4-10%; Cr:18-25%; Si:0.5-1.5%; Y:0.03-0.08%; Zr:0.01-0.05%; Hf: 0.01-0.05%; Ti:max. 0.01% und Rest Fe und übliche Verunreinigungen. 0,01 % Schwefel, max. 0,05 % Kupfer und jeweils max. 0,1 % Molybdän und/oder Wolfram sowie herstellungsbedingten Verunreinigungen, Rest EisenThis object is achieved by an iron-chromium-aluminum alloy with high durability, with (in mass%) 2.5 to 3.0% aluminum and> 10 to <20% Chromium and additions of 0.1 to 1% Si, max. 0.5% Mn, 0.01 to 0.2% yttrium and 0.01 to 0.2% Hf and / or 0.01 to 0.3% Zr, max. 0.01% Mg, max. 0.01% Ca, max. 0.08% carbon, max. 0.04% nitrogen, max. 0.04% phosphorus max. DE-A-198 34 552 discloses: an iron-chromium-aluminum alloy as a metal foil for Heizleiterwiederstände or as a carrier for Catalytic converters is used, wherein the film has the following composition Al: 4-10%; Cr: 18-25%; Si: 0.5-1.5%; Y: 0:03 to 12:08%; Zr: 0:01 to 12:05%; Hf: 0.01-0.05%; Ti: max. 00:01% and balance Fe and common impurities. 0.01% sulfur, max. 0.05% copper and max. 0.1% molybdenum and / or Tungsten and production-related impurities, the rest iron

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Legierung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous developments of the alloy according to the invention are the Subclaims refer.

Bevorzugt kann der Al-Gehalt in Grenzen von 2,5 - 3,55 % und der Cr-Gehalt in Grenzen von 13 -17 % eingestellt wenden.Preferably, the Al content in limits of 2.5 - 3.55% and the Cr content in Set limits of 13 -17%.

Eine Verringerung der Sprödigkeit läßt sich am effektivsten durch Verringerung des Aluminiumgehaltes erreichen. Dies hat allerdings den Nachteil, dass der spezifisch elektrische Widerstand sich auch verringert und die Lebensdauer abnimmt. A reduction in brittleness is most effective by reducing reach the aluminum content. However, this has the disadvantage that the Specific electrical resistance also decreases and the service life decreases.

Die Sprödigkeit wird ebenfalls durch Chrom, Silizium, Kohlenstoff und Stickstoff erhöht, weshalb auch diese Elemente so niedrig wie möglich gehalten werden sollten.The brittleness is also due to chromium, silicon, carbon and nitrogen increased, which is why these elements are kept as low as possible should.

Die gleiche technische Funktionalität für einen Heizleiter, der zur elektrischen Erzeugung von Wärme dient, erreicht man, wenn die Oberflächenleistung, die Leistung am Heizelement, der Gesamtwiderstand des Heizelementes und die Lebensdauer des Heizelementes bei einer wie auch immer gearteten Veränderung des Werkstoffes konstant bleibt.The same technical functionality for a heating conductor used for electrical Generation of heat is achieved when the surface power, the Power at the heating element, the total resistance of the heating element and the Service life of the heating element in any change of the material remains constant.

Verringert man nun bei konstanter Oberflächenleistung, konstanter Leistung und konstantem Widerstand den spezifisch elektrischen Widerstand, so muss man, um obige Bedingungen einhalten zu können, den Durchmesser des Drahtes verringern und die Drahtlänge um den gleichen Prozentsatz wie den Durchmesser erhöhen. Insgesamt verringert sich das Volumen damit um diesen Prozentsatz. Das heißt, man spart Material bei Verringerung des spezifischen elektrischen Widerstandes. Dies ist auch in H. Pfeifer, H. Thomas , Zunderfeste Legierungen, Springer Verlag, Berlin 1963, auf Seite 387 nachzulesen.Decreasing now at constant surface power, constant power and constant resistance to the specific electrical resistance, so you have to order above conditions to reduce the diameter of the wire and increase the wire length by the same percentage as the diameter. Overall, this reduces the volume by this percentage. This means, you save material while reducing the electrical resistivity. This is also in H. Pfeifer, H. Thomas, Zunderfeste alloys, Springer Verlag, Berlin 1963, on page 387 read.

Folgende Rechnung demonstriert diesen Sachverhalt:The following calculation demonstrates this situation:

Es werden bei Drähten die Durchmesser-, Längen- und Gewichtsänderung bei Austausch des Werkstoffs A durch B berechnet, wobei Oberflächenleistung, Leistung und Widerstand konstant gehalten werden.With wires, the diameter, length and weight change are added Exchange of the material A calculated by B, whereby surface performance, Power and resistance are kept constant.

Es gelten mit den obigen Randbedingungen folgende Formeln Durchmesser   DB/DA = 3ρ B A Länge   LB/LA = 3ρ A B Gewicht   MB/MA = 3ρ B A •γ B A The following formulas apply with the above boundary conditions Diameter D B / D A = 3 ρ B / ρ A Length L B / L A = 3 ρ A / ρ B Weight M B / M A = 3 ρ B / ρ A • γ B / γ A

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Legierung als Draht z. B. für ein Heizelement mit einem nach DB /DA = 3ρ B A veränderten Durchmesser DB und einer nach LB /LA = 3ρ A B veränderten Längen LB, wird bei dem Draht mit dem spezifischen elektrischen Widerstand ρB , der im Vergleich zu dem aus einer Legierung A mit dem spezifischen elektrischen Widerstand ρA, dem Durchmesser DA und der Länge LA, die gleiche Funktionalität hat, jedoch, wenn ρB kleiner als ρA ist und näherungsweise γA ≅ γB , eine um MB /MA = 3ρ B A ·γ B A geringere Materialmenge einer Legierung B benötigt.

  • Beispiel: Material A: ρA = 1,25 Ωmm2/m
  • Material B: ρB = 1,05 Ωmm2/m
  •    DB/DA = 0,94;   d. h. Verringerung des Durchmessers um 6 Masse %
       LB/LA = 1,06;   d. h. Erhöhung der Länge um 6 Masse %
       MB/MA = 0,94;   d. h. Verringerung des Gewichts um 6 Masse %
    wobei für diese beispielhafte Vorüberlegung für die Dichten noch γA ≅ γB angenommen wird. Die Gültigkeit dieser Annahme ist im konkreten Fall zu prüfen. When using the alloy according to the invention as a wire z. B. for a heating element with a after D B / D A = 3 ρ B / ρ A changed diameter D B and one after L B / L A = 3 ρ A / ρ B changed lengths L B , in the wire with the electrical resistivity ρ B , which has the same functionality as compared to that of an alloy A with the electrical resistivity ρ A , the diameter D A and the length L A , however if ρ B is smaller than ρ A and approximately γ A ≅ γ B , one um M B / M A = 3 ρ B / ρ A · γ B / γ A requires less material amount of an alloy B.
  • Example: Material A: ρ A = 1.25 Ωmm 2 / m
  • Material B: ρ B = 1.05 Ωmm 2 / m
  • D B / D A = 0.94; ie reduction of the diameter by 6 mass%
    L B / L A = 1.06; ie increasing the length by 6%
    M B / M A = 0.94; ie reduction of weight by 6%
    whereby γ A ≅ γ B is assumed for this exemplary consideration for the densities. The validity of this assumption must be checked in the specific case.

    Dieser Weg wurde aber bisher nicht beschritten, weil mit der Verringerung des Durchmessers eine Reduzierung der Lebensdauer einher geht.This path has not yet been followed, because with the reduction of the Diameter associated with a reduction in the life.

    Im folgenden wird die Lebensdauerverringerung durch Verringerung des Drahtdurchmessers abgeschätzt:In the following, the life reduction by reducing the Wire diameter estimated:

    Nach I. Gurrappa, S. Weinbruch, D. Naumenko, W. J. Quadakkers, Materials and Corrosions 51 (2000), Seiten 224 bis 235 lässt sich die Lebensdauer t eines Drahtes berechnen zu

    Figure 00090001

  • γ = Dichte der Legierung
  • C0 = Aluminiumkonzentration der Legierung vor Beginn der Oxidation bzw. des Einsatzes einer Heizwendel
  • CK = kritische Aluminiumkonzentration bei der die "Break away" Oxidation, das heißt die Bildung anderer Oxide als der Aluminiumoxide, startet. Dies zeigt das Ende der Funktionsfähigkeit eines Heizleiters an und führt zum schnellen Durchschmelzen des Heizleiters und ist somit als Lebensdauerende anzusehen ist.
  • k = Oxidationskonstante
  • n = Oxidationsratenexponent, mit einer Größe von circa 0,5
  • According to I. Gurrappa, S. Weinbruch, D. Naumenko, WJ Quadakkers, Materials and Corrosion 51 (2000), pages 224 to 235, the service life t of a wire can be calculated
    Figure 00090001
  • γ = density of the alloy
  • C 0 = aluminum concentration of the alloy before the beginning of the oxidation or the use of a heating coil
  • C K = critical aluminum concentration at which "break away" oxidation, that is the formation of oxides other than the aluminas, starts. This indicates the end of the functioning of a heating element and leads to rapid melting of the heating element and is thus to be regarded as end of life.
  • k = oxidation constant
  • n = oxidation rate exponent, with a size of approximately 0.5
  • Die Oxidationskonstante k ist ein Maß für die Qualität der Oxidschicht. Bei einer Oxidschicht mit sehr guter Schutzwirkung, ist k kleiner als bei einer schlechteren Oxidschicht. Je kleiner k ist, desto größer ist die Lebensdauer.The oxidation constant k is a measure of the quality of the oxide layer. At a Oxide layer with very good protective effect, k is smaller than a worse one Oxide layer. The smaller k is, the longer the life.

    Verringert man, wie in der obigen Vorüberlegung, nun bei einer Legierungen den Drahtdurchmesser um den Faktor 0,94, so verringert sich die Lebensdauer, da die Oxidationskonstante k, die Dichte γ, C0 und CK unverändert bleiben, wie folgt:

    Figure 00090002

  • mit   t1 = Lebensdauer beim größerem Drahtdurchmesser D1.
  • und   t2 = Lebensdauer beim kleineren Drahtdurchmesser D2.
  • If one reduces the wire diameter by a factor of 0.94 in an alloy, as in the above consideration, the lifetime is reduced, since the oxidation constant k, the density γ, C 0 and C K remain unchanged, as follows:
    Figure 00090002
  • with t 1 = service life with larger wire diameter D 1 .
  • and t 2 = life at the smaller wire diameter D 2 .
  • Das heißt eine Legierung mit gleicher Funktionalität müsste eine mindestens 12% größere Lebensdauer haben, um den Nachteil des geringeren Drahtdurchmessers zu kompensieren. Darüber hinausgehende Lebensdauern bieten noch zusätzlich den Vorteil einer längeren Lebensdauer, das heißt eine verbesserte Funktionalität.That is, an alloy with the same functionality would have a minimum of 12% have longer life, to the disadvantage of smaller wire diameter to compensate. Additional lifetimes offer even more the advantage of a longer life, that is an improved functionality.

    Überraschenderweise zeigte es sich, dass Legierungen mit (in Masse-%) > 2.5 bis 3.0% Aluminium und > 10 bis 20 % Chrom, und Zugaben von 0,1 bis 1 % Si, max. 0,5 % Mn, 0,01 bis 0.08% Yttrium, und/oder 0,01 bis 0.08% Hf und/oder 0,01 bis 0.08% Zr, max. 0,01 % Mg, max. 0,01 % Ca, max. 0,08 % Kohlenstoff, Rest Eisen und den üblichen verfahrensbedingten Verunreinigungen eine wesentlich bessere Lebensdauer aufweisen, als die bisher eingesetzte Legierung mit circa 14,5 % Cr, circa 4,5 % Al, und Zugaben von max. 0,3 % Zirkonium, max. 0,08 % Kohlenstoff, max. 0,6 % Mangan, max. 0,5 % Silizium, Rest Eisen und andere erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.Surprisingly, it was found that alloys with (in% by mass)> 2.5 to 3.0% Aluminum and> 10 to 20% chromium, and additions of 0.1 to 1% Si, max. 0.5% Mn, 0.01 to 0.08% yttrium, and / or 0.01 to 0.08% Hf and / or 0.01 to 0.08% Zr, max. 0.01% Mg, max. 0.01% Ca, max. 0.08% carbon, balance iron and the usual process-related impurities a much better Have lifespan than the previously used alloy with approximately 14.5% Cr, about 4.5% Al, and additions of max. 0.3% zirconium, max. 0.08% carbon, Max. 0.6% manganese, max. 0.5% silicon, balance iron and others melting impurities.

    Der Erfindungsgegenstand ist neben Heizleitern für Heizelemente, z. B. einem Haushaltsgerät, oder als Konstruktionswerkstoff im Ofenbau auch als Folie, beispielsweise als Trägerfolie für Katalysatoren einsetzbar.The subject invention is in addition to heating conductors for heating elements, eg. B. one Household appliance, or as a construction material in the furnace construction as a film, For example, used as a carrier film for catalysts.

    Die Vorteile der Erfindung werden in den folgenden Beispielen näher erläutert:The advantages of the invention are explained in more detail in the following examples:

    Beispiele: In Tabelle 1 sind verschieden Eisen-Chrom Aluminium-Legierungen zusammengestellt, wobei die Tabelle sowohl großtechnisch als auch labormäßig erschmolzene Chargen enthält. EXAMPLES Table 1 lists various iron-chromium-aluminum alloys, the table containing both large-scale and laboratory molten batches.

    Für Heizelemente (Heizleiter) in Form von Draht sind beschleunigte Lebensdauertests zum Vergleich von Werkstoffen untereinander zum Beispiel mit folgenden Bedingungen möglich: For heating elements (heating conductors) in the form of wire are accelerated Lifetime tests to compare materials with each other, for example, with following conditions possible:

    Der Test wird an Drähten mit dem Durchmesser 0,40 mm durchgeführt, aus denen Drahtwendeln mit 12 Windungen, einem Wendeldurchmesser von 4 mm und einer Wendellänge von 50 mm gefertigt werden. Die Drahtwendeln werden zwischen 2 Stromzuführungen eingespannt und durch Anlegen einer Spannung bis auf 1200°C erhitzt. Die Erhitzung erfolgt jeweils für 2 Minuten, dann wird die Stromzufuhr für 15 Sekunden unterbrochen. Am Ende der Lebensdauer versagt der Draht dadurch, dass der restliche Querschnitt durchschmilzt. Als Lebensdauer wird die Gesamtzeit, die der Draht erhitzt wurde, ohne die Unterbrechungszeiten angegeben, im folgenden Brenndauer genannt.The test is carried out on wires with a diameter of 0.40 mm, from which Wire spirals with 12 turns, a spiral diameter of 4 mm and a Spiral length of 50 mm can be made. The wire spirals are between 2 Power supply clamped and by applying a voltage up to 1200 ° C. heated. The heating takes place for 2 minutes, then the power supply for 15 Seconds interrupted. At the end of the life of the wire fails, that the remaining cross section melts through. As a lifetime, the Total time the wire was heated, without the break times indicated in the following burning time.

    Die großtechnische Charge T1 und die Laborchargen T2 und T3 stellen den Stand der Technik für Cr Al 14 4 dar, mit (in Masse-%) ca. 14,5 % Chrom, 4,5 % Aluminium, ca. 0,3 % Mangan, ca. 0,2 % Silizium und als reaktives Element 0,17 bis 0,18 % Zirkon. Sie haben Lebensdauern von 49 Stunden für die Laborcharge T3, 63 Stunden für die Laborcharge T2 und 77 Stunden für die großtechnische Charge T1. Die Chargen H1 bis H6 sind Chargen mit einem Aluminiumgehalt von über 5 Masse % und unterschiedlichen Beigaben von Silizium, Mangan, Zirkon, Titan, Hafnium und Yttrium und anderen Beimengungen wie zum Beispiel Kalzium, Magnesium, Kohlenstoff und Stickstoff. Sie zeigen, wie zu erwarten war, alle eine deutlich vergrößerte Lebensdauer im Vergleich zum zu den Chargen T1 bis T3 auf Grund des erhöhten Aluminiumgehaltes. Unterschiede in der Lebensdauer bei H1 bis H6 sind insbesondere auf die unterschiedlichen Gehalte an Aluminium, Silizium, Zirkon, Titan, Hafnium und Yttrium zurückzuführen.The large-scale batch T1 and the laboratory batches T2 and T3 represent the state technology for Cr Al 14 4, with (in% by mass) approx. 14.5% chromium, 4.5% Aluminum, about 0.3% manganese, about 0.2% silicon and as a reactive element 0.17 to 0.18% zirconium. They have 49-hour lifetimes for the lab batch T3, 63 hours for the laboratory batch T2 and 77 hours for the large-scale Batch T1. Batches H1 to H6 are batches with an aluminum content of over 5 mass% and different additions of silicon, manganese, zirconium, Titanium, hafnium and yttrium and other admixtures such as calcium, Magnesium, carbon and nitrogen. They show, as one would expect, all one significantly increased lifetime compared to the batches T1 to T3 Reason of the increased aluminum content. Differences in the lifetime at H1 to H6 are in particular the different contents of aluminum, Silicon, zirconium, titanium, hafnium and yttrium due.

    Bei der Laborcharge K1 ist im Vergleich zur Laborcharge nach dem Stand der Technik T2 der Aluminiumgehalt von 4,5 auf 3,55 Masse % abgesenkt worden. Die Lebensdauer verringerte sich damit, wie erwartet, von 63 Stunden auf 34 Stunden.The laboratory batch K1 is compared to the laboratory batch according to the state of Technique T2 the aluminum content has been lowered from 4.5 to 3.55 mass%. The Lifespan decreased, as expected, from 63 hours to 34 hours.

    Anders ist dies bei den erfindungsgemäßen mit "E" gekennzeichneten Chargen L2, M1, M2 und M4. Sie haben im Vergleich zu den Laborchargen T3 und T2 nach dem Stand der Technik eine um den Faktor 1,5 bis 2 vergrößerte Lebensdauer, obwohl sie deutlich verringerte Aluminiumgehalte von 2,5 bis 3.0 Masse % enthalten. Ihr gemeinsames Kennzeichen ist, dass sie, neben Zirkonium noch Yttrium und/oder Hafnium enthalten. Dabei erreicht Charge L2 mit einem Aluminiumgehalt von (in Masse-%) 2,55 % und einem Zirkongehalt von 0,05 % und einem Hafniumgehalt von 0,04 % und einem Yttriumgehalt von 0,02 % eine Lebensdauer von 109 Stunden. Die Charge M1 erreicht mit einem Aluminiumgehalt von 2,78 % und einen Zirkongehalt von 0,05 % und einem Hafniumgehalt von 0,03 % und einem Yttriumgehalt von 0,02 % eine Lebensdauer von 92 Stunden. Die Charge M2 erreicht mit einem Aluminiumgehalt von 2,71 % und einen Zirkongehalt von 0,05 % und einem Hafniumgehalt von 0,03 % und einem Yttriumgehalt von 0,04 % eine Lebensdauer von 126 Stunden. Die Charge M4 erreicht mit einem Aluminiumgehalt von 2,8 % und einen Zirkongehalt von 0,03 % und einem Hafniumgehalt von 0,03 % und einem Yttriumgehalt von 0,03 % eine Lebensdauer von 85 Stunden.This is different in the case of the batches according to the invention labeled "E", M1, M2 and M4. You have compared to the laboratory batches T3 and T2 after the prior art increased by a factor of 1.5 to 2 life, although they have significantly reduced aluminum contents of 2.5 to 3.0% by mass contain. Their common characteristic is that they, in addition to zirconium yet Yttrium and / or hafnium included. In this case, batch L2 reaches with one Aluminum content of (in% by mass) 2.55% and a zirconium content of 0.05% and a hafnium content of 0.04% and an yttrium content of 0.02% Life of 109 hours. The batch M1 achieved with an aluminum content of 2.78% and a Zirconium content of 0.05% and a hafnium content of 0.03% and a Yttrium content of 0.02% a life of 92 hours. The batch M2 achieved with an aluminum content of 2.71% and a zirconium content of 0.05% and a hafnium content of 0.03% and an yttrium content of 0.04% Life of 126 hours. The batch M4 reaches with an aluminum content of 2.8% and a zirconium content of 0.03% and a hafnium content of 0.03 % and an yttrium content of 0.03%, a life of 85 hours.

    Diese Beispiele zeigen, dass mit ganz geringen Zugaben von Zirkon, Hafnium und Yttrium zu der Eisen - Chrom - Aluminium - Legierung auch bei niedrigen Aluminiumgehalten von 2,5 % sehr hohe Lebensdauern, die denen von Eisen - Chrom - Aluminium - Legierungen mit über 5 % Aluminium entsprechen, erreicht werden können.These examples show that with very small additions of zirconium, hafnium and Yttrium to the iron - chromium - aluminum alloy even at low Aluminum contents of 2.5% have very high lifetimes, those of iron - Chromium - aluminum alloys with over 5% aluminum correspond can be.

    Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die erfindungsgemäße Legierung Zugaben von 0,01 bis 0.08% Yttrium, und/oder 0,01 bis 0.08% Hf und/oder 0,01 bis 0.08% Zr enthalten muss.In summary, it can be said that the alloy according to the invention Additions of 0.01 to 0.08% yttrium, and / or 0.01 to 0.08% Hf and / or 0.01 to 0.08% Zr must contain.

    Charge L1 zeigt, dass auch bei Zugabe von Zirkon, Hafnium und Yttrium bei einem Aluminiumgehalt von 1,55 % nur noch eine Lebensdauer von 9,3 Stunden erreicht wird. Auch Charge M3 hat trotz Zugabe von Zirkon, Hafnium und Yttrium bei einem Aluminiumgehalt von nur 2,24 % nur noch eine Lebensdauer von 72 Stunden, die im Bereich der Chargen nach dem Stand der Technik liegen. Die erfindungsgemäße Legierung sollte also einen Aluminiumgehalt von mehr als 2 % haben.Charge L1 shows that even with the addition of zirconium, hafnium and yttrium at a Aluminum content of 1.55% only reached a life of 9.3 hours becomes. Even Charge M3, despite the addition of zirconium, hafnium and yttrium at one Aluminum content of only 2.24% only a life of 72 hours, the in the range of batches according to the prior art. The alloy according to the invention should therefore have an aluminum content of more than 2% to have.

    Chromgehalte zwischen 14 und 17 % haben keinen entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer wie der Vergleich der Zirkon, Hafnium und Yttrium enthaltenden Chargen M1 mit 14,85 % Chrom und 2,78 % Aluminium und Charge L2 mit 16,86 % Chrom und 2,55 % Aluminium zeigt. Allerdings ist ein gewisser Chromgehalt nötig, da Chrom die Bildung der besonders stabilen und schützenden α - Al2O3 Schicht fördert. Nach H. M. Herbelin, M Mantel, Colloque C7, Suppleément au Journal de Physique III, Vol. 5, Novembre 1995, Seiten C7-365 bis 374 geschieht dies noch bei einem Chromgehalt von 13 %, ein Chromgehalt von 6 % reicht aber nicht mehr aus.Chromium contents between 14 and 17% have no significant effect on the lifetime as compared to the zirconium, hafnium and yttrium containing batches M1 with 14.85% chromium and 2.78% aluminum and batch L2 with 16.86% chromium and 2.55 % Aluminum shows. However, a certain chromium content is necessary because chromium promotes the formation of the particularly stable and protective α - Al 2 O 3 layer. After HM Herbelin, M coat, Colloque C7, Supplement au Journal de Physique III, Vol 5, Novembre 1995, pages C7-365 to 374 this is still done with a chromium content of 13%, a chromium content of 6% is no longer sufficient ,

    Nach J. Klöwer, Materials and Corrosion 51 (2000), Seiten 373 bis 385 erhöhen Zugaben von Silizium von circa 0,3 Masse % und mehr die Lebensdauer durch eine Verbesserung der Haftung der Deckschicht. Es ist deshalb ein Gehalt von mindesten 0,1 Masse % Silizium erforderlich.According to J. Klöwer, Materials and Corrosion 51 (2000), pages 373-385 Additions of silicon of about 0.3 mass% and more through the life an improvement in the adhesion of the topcoat. It is therefore a content of at least 0.1 mass% silicon required.

    In Tabelle 1 ist die Kerbschlagarbeit bei Raumtemperatur, 50°C, 100°C und 150°C an DMV Normproben (Siehe dazu W. Domke, Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung, Verlag W. Gerardet, Essen, 1981, ab Seite 336) aufgelistet. Die Kerbschlagarbeit ist bei einem ferritischen Stahl bei dem bei niedrigen Temperaturen auftretenden Sprödbruch gering (Tieflage), bei dem bei höheren Temperaturen duktilen, gut verformbaren Verhalten hoch (Hochlage) mit einem steilen Anstieg innerhalb weniger Grad von der Tieflage in die Hochlage. Dabei kann in diesem Bereich die Kerbschlagarbeit stark streuen. Die Temperatur, bei der der Übergang von der Hochlage in die Tieflage erfolgt, heißt Kerbschlagübergangstemperatur. Ein Werkstoff ist zum Beispiel um so spröder, je größer die Korngröße ist oder bei den Eisen - Chrom - Aluminium - Werkstoffen, je höher der Gehalt an Legierungselementen wie Aluminium, Chrom, Silizium, Stickstoff, Kohlenstoff, Phosphor und Schwefel ist. Auf Grund Ihres Herstellungsweges als Laborcharge haben alle Kerbschlagproben in Tabelle 1 eine sehr große Korngröße von circa 200 bis 400 µm, was sehr ungünstig ist. Deshalb befinden sich alle Proben bei Raumtemperatur in der Tieflage, wobei die Proben mit dem niedrigsten Aluminiumgehalt, dem niedrigsten Chromgehalt und dem niedrigsten Kohlenstoffgehalt die höchste Kerbschlagarbeit haben, wie es die Chargen M1, M2, M3, M4 und L1 zeigen. Die Charge M4 hat eine etwas schlechtere geringere Kerbschlagarbeit als die Charge M2 mit einem ähnlichen Aluminium- und Chromgehalt, da diese einen höheren Kohlenstoffgehalt hat. Die Charge L2 hat eine etwas geringere Kerbschlagarbeit, als die Charge M2, da sie einen höheren Chromgehalt hat. Ähnlich wie Kohlenstoff wirken Stickstoff, Phosphor und Schwefel, deren Gehalte deshalb vorteilhafterweise gering gehalten werden sollten. Es zeigt sich, das der Aluminiumgehalt 3.0 % nicht übersteigen darf, um die versprödenden Wirkung des Aluminiums so gering wie möglich zu halten.In Table 1, the impact work is at room temperature, 50 ° C, 100 ° C and 150 ° C on DMV standards (See W. Domke, Werkstoffkunde and Material Testing, Verlag W. Gerardet, Essen, 1981, from page 336). The Impact energy is low at a ferritic steel Temperatures occurring brittle fracture low (low position), in the case of higher Temperatures ductile, well deformable behavior high (high) with a steep rise within a few degrees from the low altitude to the high altitude. there can strongly spread the impact work in this area. The temperature, at the transition from high to low is made Notch impact transition temperature. For example, a material is all the more brittle, depending the grain size is larger or in the case of the iron-chromium-aluminum materials, the higher the content of alloying elements such as aluminum, chromium, silicon, Nitrogen, carbon, phosphorus and sulfur is. Because of your Production path as a laboratory batch, all notched specimens in Table 1 have a very large grain size of about 200 to 400 microns, which is very unfavorable. Therefore all samples are at room temperature in the low position, with the samples with the lowest aluminum content, the lowest chromium content and the lowest carbon content have the highest impact energy, as is the Batches M1, M2, M3, M4 and L1 show. The batch M4 has a bit worse lower impact work than the batch M2 with a similar one Aluminum and chromium content, as it has a higher carbon content. The Charge L2 has a slightly lower impact performance than the Charge M2, as it does has a higher chromium content. Similar to carbon, nitrogen, Phosphorus and sulfur, whose contents therefore advantageously kept low should be. It turns out that the aluminum content does not exceed 3.0% may be used to minimize the embrittling effect of aluminum hold.

    Das gleiche Bild zeigt sich bei den bei 50 °C und 100 °C gemessenen Kerbschlagarbeiten, nur dass die Verbesserung der Kerbschlagarbeiten bei den niedrigen Aluminiumgehalten noch ausgeprägter ist und auch die Verringerung der kerbschlagarbeit durch einen erhöhten C-Gehalt bei M4 im Vergleich zu M1 und M2 noch besser zu erkennen ist. Hier ist auch zu erkennen, dass die Charge M1, die sich von der Charge M2 durch einen höheren Siliziumgehalt unterscheidet, eine etwas geringere Kerbschlagarbeit hat. Bei 150°C befinden sich alle Kerbschlagarbeiten in der duktilen Hochlage, wobei die Chargen M2, M3 und M4 mit einem Aluminiumgehalt von 2,2 bis 2,8 % die höchsten Kerbschlagarbeiten aufweisen.The same picture is shown at those measured at 50 ° C and 100 ° C Kurbschlagarbeiten, only that the improvement of the impact tests in the low aluminum content is even more pronounced and also reducing the impact strength due to an increased C content in M4 compared to M1 and M2 is even better to recognize. It can also be seen here that batch M1, which differs from the batch M2 by a higher silicon content, one has slightly lower impact energy. At 150 ° C are all Impact work in the ductile elevated area, batches M2, M3 and M4 with an aluminum content of 2.2 to 2.8%, the highest impact tests exhibit.

    Zusammenfassend läßt sich sagen, dass das spröde Verhalten der Eisen - Chrom - Aluminium - Legierungen deutlich verringert wird durch Absenkung des Aluminiumgehaltes auf unter 3.0 %. Dies wird noch zusätzlich unterstützt durch geringe Gehalte an Silizium, Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel. Der Kohlenstoffgehalt wird deshalb auf max. 0,08 %, der Stickstoffgehalt auf max. 0,04 %, der Phosphorgehalt auf max. 0,04 % und der Schwefelgehalt auf max. 0,01 Masse % begrenzt. Phosphor und Schwefel wirken sich noch zusätzlich ungünstig auf die Lebensdauer aus, so dass möglichst geringe Gehalte an diesen Elementen auch aus dieser Sicht vorteilhaft sind.In summary, it can be said that the brittle behavior of the iron - chromium - Aluminum alloys is significantly reduced by lowering the Aluminum content to less than 3.0%. This is additionally supported by low levels of silicon, carbon, nitrogen, phosphorus and sulfur. Of the Carbon content is therefore limited to max. 0.08%, the nitrogen content to max. 0.04 %, the phosphorus content to max. 0.04% and the sulfur content to max. 0.01 Mass% limited. Phosphorus and sulfur are additionally unfavorable on the life, so that the lowest possible content of these elements are also advantageous from this perspective.

    Wegen der versprödenden Wirkung sollte auch der Chromgehalt so niedrig wie möglich vorgesehen werden. Wegen der Anforderungen an die Lebensdauer kann der Silizium- und der Chromgehalt nicht auf nahezu Null abgesenkt werden, sondern muss mindesten 0,1 % Silizium und 10 % Chrom betragen. Es sollten aber nicht mehr als 20% Chrom und 1 % Silizium zugegeben werden, um eine möglichst geringe Sprödigkeit zu erreichen.Because of the embrittling effect, the chromium content should be as low as be provided possible. Because of the life requirements can the silicon and chromium levels are not lowered to near zero, but must be at least 0.1% silicon and 10% chromium. It should but not more than 20% chromium and 1% silicon are added to one to achieve the lowest possible brittleness.

    Bei Ersatz einer Legierung Cr Al 14 4, wie sie in Tabelle 1 zum Beispiel durch die Chargen T1, T2 und T3 vertreten ist, durch eine erfindungsgemäße Legierung, wie zum Beispiel durch Chargen M2 oder M4, verringert sich der spezifische elektrische Widerstand von 1,21 Ωmm2/m (Legierung A) auf 1,04 Ωmm2/m. (Legierung B). Gleiche Funktionalität ist nach dem vorher Gesagtem gewährleistet, wenn Oberflächenleistung, Leistung und Widerstand der Heizwendel konstant gehalten werden.When replacing an alloy Cr Al 14 4, as represented in Table 1 for example by the batches T1, T2 and T3, by an alloy according to the invention, for example by batches M2 or M4, the specific electrical resistance of 1, 21 Ωmm 2 / m (Alloy A) to 1.04 Ωmm 2 / m. (Alloy B). Same functionality is ensured according to the foregoing, if surface power, power and resistance of the heating coil are kept constant.

    Dabei ergibt sich für das Durchmesserverhältnis DB/DA = 3ρ B A = 0,95 und für das Längenverhältnis LB/LA = 3ρ A B = 1,05 das Gewichtsverhältnis MB/MA = 3ρ B A •γ B A = 0,95 mit näherungsweise γA ≅ γB This results for the diameter ratio D B / D A = 3 ρ B / ρ A = 0.95 and for the aspect ratio L B / L A = 3 ρ A / ρ B = 1.05 the weight ratio M B / M A = 3 ρ B / ρ A • γ B / γ A = 0.95 with approximate γ A ≅ γ B

    Die Dichte der Legierung A ist γA = 7,12 g/cm2, die Dichte der Legierung B ist γB = 7,30 g/cm2. Mit Berücksichtigung der Dichteänderung ergibt sich das Gewichtsverhältnis nur unwesentlich größer zu MB/MA = 3ρ B A •γ B A = 0,97 The density of alloy A is γ A = 7.12 g / cm 2 , the density of alloy B is γ B = 7.30 g / cm 2 . Taking into account the change in density, the weight ratio is only marginally greater M B / M A = 3 ρ B / ρ A • γ B / γ A = 0.97

    Das heißt die näherungsweise Abschätzung mit γA ≅ γB war in diesem Fall erlaubt.That is, the approximate estimation with γ A ≅ γ B was allowed in this case.

    Die Lebensdauerabschätzung nach I. Gurrappa, S. Weinbruch, D. Naumenko, W. J. Quadakkers, Materials and Corrosions 51 (2000), Seiten 224 bis 235 durch Verringerung des Drahtdurchmessers bei der erfindungsgemäßen Legierung B ergibt:

    Figure 00160001
    The life estimate according to I. Gurrappa, S. Weinbruch, D. Naumenko, WJ Quadakkers, Materials and Corrosion 51 (2000), pages 224 to 235 by reducing the wire diameter in the inventive alloy B gives:
    Figure 00160001

    Das heißt die erfindungsgemäße Legierung muss eine mindestens 10% größere Lebensdauer haben, um den Nachteil des geringeren Drahtdurchmessers zu kompensieren. Da die erfindungsgemäßen Chargen jedoch alle eine mindestens 50 % größere Lebensdauer aufweisen, bringt die Verwendung der erfindungsgemäßen Legierung noch zusätzlich den Vorteil einer erhöhten Lebensdauer.That is, the alloy of the invention must be at least 10% larger Lifespan to have the disadvantage of smaller wire diameter too compensate. However, since the batches of the invention all at least one 50% longer life, brings the use of the alloy according to the invention additionally has the advantage of increased Lifespan.

    Mangan wird auf 0,5 Masse % begrenzt, da dieses Element die Oxidationsbeständigkeit reduziert. Das Gleiche gilt für Kupfer.

    Figure 00170001
    Manganese is limited to 0.5% by weight, as this element reduces the oxidation resistance. The same applies to copper.
    Figure 00170001

    Claims (11)

    1. Iron-chromium-aluminium alloy having a high service life, comprising (in % by mass):
      2.5 to 3.0% Al
      > 10 to < 20% Cr
      as well as addition of
      0.1 to 1% Si
      max. 0.5% Mn
      Y and Hf and Zr, each within the limits of 0.01 to 0.08% or
      0.01 to 0.03% Y and 0.01 to 0.03% Hf or
      0.01 to 0.03% Y and 0.01 to 0.08% Zr
      max. 0.01% Mg
      max. 0.01 % Ca
      max. 0.08% C
      max. 0.04% N
      max. 0.04% P
      max. 0.01% S
      max. 0.05% Cu and
      max. 0.1 % Mo and/or W, respectively
      rest Fe
      as well as impurities resulting from the manufacturing.
    2. Iron-chromium-aluminium alloy according to claim 1 comprising (in % by mass):
      2.5 to 3.0% Al
      13 to 17% Cr
      as well as addition of
      0.1 to 0.5% Si
      max. 0.5% Mn
      Y and Hf and Zr, each within the limits of 0.01 to 0.08% or
      0.01 to 0.08% Y and 0.01 to 0.08% Hf or
      0.01 to 0.08% Y and 0.01 to 0.08% Zr
      max. 0.01% Mg
      max. 0.01% Ca
      max. 0.08% C
      max. 0.04% N
      max. 0.04% P
      max. 0.01% S
      max. 0.05% Cu and
      max. 0.1 % Mo and/or W, respectively
      rest Fe
      as well as impurities resulting from the manufacturing.
    3. Iron-chromium-aluminium alloy according to claim 1 or 2 comprising (in % by mass):
      2.5 to 3.0% Al
      14 to 17% Cr
      as well as addition of
      0.1 to 0.5% Si
      max. 0.5% Mn
      Y and Hf and Zr, each within the limits of 0.01 to 0.08% or
      0.01 o 0.08% Y and 0.01 to 0.08% Hf or
      0.01 to 0.08% Y and 0.01 to 0.08% Zr
      max. 0.01% Mg
      max. 0.01% Ca
      max. 0.08% C
      max. 0.04% N
      max. 0.04% P
      max. 0.01% S
      max. 0.05% Cu and
      max. 0.1 % Mo and/or W, respectively
      rest Fe
      as well as impurities resulting from the manufacturing.
    4. Iron-chromium-aluminium alloy according to one of the claims 1 through 3, in which one or more of the elements yttrium, hafnium or zirconium are completely or partially replaced with (in % by mass) 0.01 to 0.1% of one or more of the elements scandium and/or titanium and/or vanadium and/or niobium and/or tantalum and/or cerium.
    5. Iron-chromium-aluminium alloy according to one of the claims 1 through 4, characterized in that the carbon content is limited to 0.02%, the nitrogen content to 0.01%, the phosphorous content to 0.01% and the sulphur content to 0.005%.
    6. Iron-chromium-aluminium alloy according to one of the claims 1 through 5,
      wherein when the alloy is used as wire and when the surface capacity, the capacity as well as the resistance are kept constant and when a material A is replaced with a material B, the following boundary conditions with respect to diameter, length and weight changes are given: diameter   DB /DA = 3 ρ B A length   LB /LA = 3ρ A B weight   MB /MA = 3ρ B /ρA •γ B A wherein
      D is the diameter
      ρ is the specific electric resistance
      L is the length
      M is the weight
      γ is the density
      of the respective wire, which in case of ρB is smaller than ρA and approximately γ A ≅ γ B leads to a smaller amount requirement of alloy B, wherein alloy B stands out for a clearly longer service life than alloy A and thus the service life reducing reduction of the diameter is overcompensated.
    7. Use of an iron-chromium-aluminium alloy according to one of the claims 1 through 6 as heat conductor in a heating element.
    8. Use of an iron-chromium-aluminium alloy according to one of the claims 1 through 6 as alloy, especially in the form of a heating element for the use in household appliances.
    9. Use of an iron-chromium-aluminium alloy according to one of the claims 1 through 6 as alloy, especially in the form of a heating element or a construction material for the use in the construction of furnaces.
    10. Use of an iron-chromium-aluminium alloy according to one of the claims 1 through 6 as alloy, especially in the form of a foil for the use as carrier foil of catalysts.
    11. Use of an iron-chromium-aluminium alloy according to one of the claims 1 through 6 as alloy, especially in the form of wire or band for the use as braking and starting resistance.
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