JPH0525943B2 - - Google Patents
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- JPH0525943B2 JPH0525943B2 JP58197649A JP19764983A JPH0525943B2 JP H0525943 B2 JPH0525943 B2 JP H0525943B2 JP 58197649 A JP58197649 A JP 58197649A JP 19764983 A JP19764983 A JP 19764983A JP H0525943 B2 JPH0525943 B2 JP H0525943B2
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Description
本発明は高温（800〜1300℃）において優れた
耐酸化性と同時に電気抵抗の小さい酸化皮膜を形
成するFe−Cr−Al系合金及びFe−Cr−Al−Ｙ系
合金に関するものである。 従来電熱合金として公知であるFe−Cr−Al系
合金及びFe−Cr−Al−Ｙ系合金は大気中で高温
酸化された場合、Alの選択酸化により表面は非
常に安定で電気抵抗が非常に高いち密なアルミナ
（Al2O3）に覆われることにより耐酸化性が優れ
ていることを特徴としており、加熱炉のヒーター
エレメントや、炉内部品あるいは、家電製品の電
熱線、電気抵抗体として使用されている。しかし
石油ガス化フアンヒーター等の炎電流感知センサ
ーのプラグ等に使用される場合は上記耐酸化性が
良好であると同時に表面に生成する酸化皮膜は長
時間使用後も高温（800〜1300℃）での電気抵抗
が小さいことが要求される。 従来のFe−Cr−Al系合金及びFe−Cr−Al−Ｙ
系合金の場合、酸化初期においては、酸化皮膜は
高温においても電気抵抗の非常に高いAl2O3
（1000℃で9.1×105Ω・ｍ）と高温での電気抵抗
が小さい（Fe、Cr）2O3（1000℃で0.4〜0.8Ω・ｍ）
から成り、炎電流感知センサーとしての機能を果
たすが、時間の経過と共に地金中のAlが選択酸
化されることにより、酸化皮膜中の（Fe、Cr）2
O3はAl2O3に置換され、100〜200時間でほとんど
Al2O3となるため炎電流感知センサーとしての検
出能力が低下するという欠点があつた。 本発明は、従来公知のFe−Cr−Al系合金やFe
−Cr−Al−Ｙ系合金のような耐酸化性合金に1.0
％以下のTiを含有させ、かつ有効Ti量を0.1〜
0.35％になるようＮ含有量をコントロールした合
金であり、燃焼により生成する酸化皮膜中に高温
（800〜1300℃）での電気抵抗が小さいTiO2（1000
℃で74.9Ω・ｍ）を分散析出させ、前記公知の酸
化性合金と同等の耐酸化性を有すると同時に長時
間燃焼後も高温（800〜1300℃）での電気抵抗が
小さい酸化皮膜を形成する耐酸化性の優れた合金
である。 次にTi、Ｎ含有量及び有効Tiの限定理由につ
いて述べる。 前述の如く、本合金の特徴はAl2O3の酸化皮膜
中にTiO2を分散析出させることを特徴としてい
る。材料に添加されたTiは地金中に溶け込んで
いるTi（以下sol.Tiという）とTiの炭化物、窒化
物（酸化物も含むが本系合金の場合極めて少量の
ため無視出来る。）のように析出したTi（以下
insol.Tiという）に区別できる。材料を高温
（800〜1300℃）に加熱した場合、sol.Tiは拡散し
て表面で酸化されTiO2となるが、この他insol.Ti
の内、Tiの炭化物も高温では分解され、Tiは地
金中に溶け込みsol.Tiとなり拡散し皮膜中にTiO2
として析出する。しかし、Tiの窒化物は1350℃
位までは全く分解しないため分解、拡散せず材料
中にとどまつている。つまり、本発明の目的であ
る酸化皮膜中にTiO2を分散析出させるためにsol.
TiとTiの炭化物は有効Tiと考えることができる。
いいかえれば、Total TiからTiの窒化物となる
Ti量を差し引いた量が有効Ti量である。 本発明合金において、他の添加元素含有量は、
JIS Ｃ 2520にほぼ準じて定めた。該規格は線お
よび帯について、１種および２種を規定してお
り、１種はCr23〜26％、Al4〜６％、２種はCr17
〜21％、Al2〜４％を、またＣ，SiおよびMnは、
それぞれ0.1％以下、1.5％以下および1.0％以下を
それぞれ規定している。 本発明では、これに実用性も加味してCr17〜
26％、Al3〜６％、C0.1％以下、Si1.5％以下、
Mn1.0％以下またはさらにY1.0％以下を含むもの
とした。ここでＹは被膜と母材の密着性を改善す
るために添加するが、１％を越えて添加しても効
果は飽和し、かつ被加工性を低下するので、Ｙは
１％以下とした。 次に実施例を述べる。 第１表は0.03％Ｃ、0.5％Si、0.5％Mn、18％
Cr、４％Al、Y1.0％をほぼ一定としＮ，Ti含有
量つまり、有効Ti量を変化させて、大気中で
1000℃×200時間の燃焼試験を行なつた場合の高
温での導電性の評価を行なつたものである。
耐酸化性と同時に電気抵抗の小さい酸化皮膜を形
成するFe−Cr−Al系合金及びFe−Cr−Al−Ｙ系
合金に関するものである。 従来電熱合金として公知であるFe−Cr−Al系
合金及びFe−Cr−Al−Ｙ系合金は大気中で高温
酸化された場合、Alの選択酸化により表面は非
常に安定で電気抵抗が非常に高いち密なアルミナ
（Al2O3）に覆われることにより耐酸化性が優れ
ていることを特徴としており、加熱炉のヒーター
エレメントや、炉内部品あるいは、家電製品の電
熱線、電気抵抗体として使用されている。しかし
石油ガス化フアンヒーター等の炎電流感知センサ
ーのプラグ等に使用される場合は上記耐酸化性が
良好であると同時に表面に生成する酸化皮膜は長
時間使用後も高温（800〜1300℃）での電気抵抗
が小さいことが要求される。 従来のFe−Cr−Al系合金及びFe−Cr−Al−Ｙ
系合金の場合、酸化初期においては、酸化皮膜は
高温においても電気抵抗の非常に高いAl2O3
（1000℃で9.1×105Ω・ｍ）と高温での電気抵抗
が小さい（Fe、Cr）2O3（1000℃で0.4〜0.8Ω・ｍ）
から成り、炎電流感知センサーとしての機能を果
たすが、時間の経過と共に地金中のAlが選択酸
化されることにより、酸化皮膜中の（Fe、Cr）2
O3はAl2O3に置換され、100〜200時間でほとんど
Al2O3となるため炎電流感知センサーとしての検
出能力が低下するという欠点があつた。 本発明は、従来公知のFe−Cr−Al系合金やFe
−Cr−Al−Ｙ系合金のような耐酸化性合金に1.0
％以下のTiを含有させ、かつ有効Ti量を0.1〜
0.35％になるようＮ含有量をコントロールした合
金であり、燃焼により生成する酸化皮膜中に高温
（800〜1300℃）での電気抵抗が小さいTiO2（1000
℃で74.9Ω・ｍ）を分散析出させ、前記公知の酸
化性合金と同等の耐酸化性を有すると同時に長時
間燃焼後も高温（800〜1300℃）での電気抵抗が
小さい酸化皮膜を形成する耐酸化性の優れた合金
である。 次にTi、Ｎ含有量及び有効Tiの限定理由につ
いて述べる。 前述の如く、本合金の特徴はAl2O3の酸化皮膜
中にTiO2を分散析出させることを特徴としてい
る。材料に添加されたTiは地金中に溶け込んで
いるTi（以下sol.Tiという）とTiの炭化物、窒化
物（酸化物も含むが本系合金の場合極めて少量の
ため無視出来る。）のように析出したTi（以下
insol.Tiという）に区別できる。材料を高温
（800〜1300℃）に加熱した場合、sol.Tiは拡散し
て表面で酸化されTiO2となるが、この他insol.Ti
の内、Tiの炭化物も高温では分解され、Tiは地
金中に溶け込みsol.Tiとなり拡散し皮膜中にTiO2
として析出する。しかし、Tiの窒化物は1350℃
位までは全く分解しないため分解、拡散せず材料
中にとどまつている。つまり、本発明の目的であ
る酸化皮膜中にTiO2を分散析出させるためにsol.
TiとTiの炭化物は有効Tiと考えることができる。
いいかえれば、Total TiからTiの窒化物となる
Ti量を差し引いた量が有効Ti量である。 本発明合金において、他の添加元素含有量は、
JIS Ｃ 2520にほぼ準じて定めた。該規格は線お
よび帯について、１種および２種を規定してお
り、１種はCr23〜26％、Al4〜６％、２種はCr17
〜21％、Al2〜４％を、またＣ，SiおよびMnは、
それぞれ0.1％以下、1.5％以下および1.0％以下を
それぞれ規定している。 本発明では、これに実用性も加味してCr17〜
26％、Al3〜６％、C0.1％以下、Si1.5％以下、
Mn1.0％以下またはさらにY1.0％以下を含むもの
とした。ここでＹは被膜と母材の密着性を改善す
るために添加するが、１％を越えて添加しても効
果は飽和し、かつ被加工性を低下するので、Ｙは
１％以下とした。 次に実施例を述べる。 第１表は0.03％Ｃ、0.5％Si、0.5％Mn、18％
Cr、４％Al、Y1.0％をほぼ一定としＮ，Ti含有
量つまり、有効Ti量を変化させて、大気中で
1000℃×200時間の燃焼試験を行なつた場合の高
温での導電性の評価を行なつたものである。
【表】
示す。
また第２表は0.03％Ｃ、0.5％Si、0.5％Mn、25
％Cr、５％Alをほぼ一定とし有効Ti量を変化さ
せて大気中で1000℃×200時間の燃焼試験を行な
つた場合の高温での導電性の評価を行なつたもの
である。
また第２表は0.03％Ｃ、0.5％Si、0.5％Mn、25
％Cr、５％Alをほぼ一定とし有効Ti量を変化さ
せて大気中で1000℃×200時間の燃焼試験を行な
つた場合の高温での導電性の評価を行なつたもの
である。
【表】
【表】
示す。
第１、２表より有効Ti量は0.1％以上必要であ
ることがわかる。 また第１図に上記条件にてFe−Cr−Al−Ｙ合
金の燃焼試験を行なつた場合の有効Ti量と酸化
増量の関係を示す。Fe−Cr−Al合金もほぼ同様
の結果であつた。 第１図より、有効Tiの増加と共に酸化増量は
増えることがわかる。従来のFe−Cr−Al系合金
およびFe−Cr−Al−Ｙ系合金においては加熱さ
れた場合初期においては、Al2O3と（Fe，Cr）2O3
の混合した酸化皮膜が形成され、時間の経過と共
に（Fe，Cr）2O3がAl2O3に置換される。つまりわ
ずかに酸化増量が増えるが、表面がすべてAl2O3
覆われた後は、酸素はAl2O3に遮断され酸化は進
行しない。しかし有効Tiが存在するとAl2O3皮膜
中にTiO2が析出し、このTiO2はAl2O3皮膜中を
裏側から表層部に移動する。つまり、不動態の
Al2O3皮膜に比べAl2O3＋TiO2の場合は完全に不
動態皮膜ではなく、半不動態皮膜になつており、
有効Tiがなくなるまで酸化は進行している。本
実験結果から、この酸化の進行は有効Ti量が多
い程大きいことがわかる。 第２図は、C0.03％、Si0.5％、Mn0.5％、Cr18
％、Al4.0％、Y1.0％のFe−Cr−Al−Ｙ合金に有
効Tiを0.15％になるようＮ量を調整したものと無
添加のものとについて炎温度1000〜1100℃で通算
燃焼時間200時間経過後の炎電流特性を比較した
結果を示す図である。 安定規準とは、燃焼初期の段階で炎点火後炎電
流が一定の炎電流値に達するまでの時間である。 従来のFe−Cr−Al−Ｙ合金（Ti無添加）ａの
場合、初期は安定規準内で安定時の炎電流値に達
するが、200時間経過後は第２図の如く安定時の
炎電流値に達する時間が安定基準を越えてしま
う。一方、Fe−Cr−Al−Ｙ合金に有効Ti0.15％
になるようＮ量を調整した本発明合金Ａの場合
は、200時間経過後も初期特性のままであり、500
時間経過後も変化はみられなかつた。 Fe−Cr−Al合金についても上記Fe−Cr−Al−
Ｙ合金と同様の結果が得られた。 以上の結果から、有効Ti量は0.1％以上含有さ
れれば、本発明の目的は達成されるが、有効Ti
量が過度に増加すると酸化増量も急増するため有
効Ti量は0.1〜0.35％とした。なお、コスト、耐
酸化性、熱間加工性、冷間加工性を考慮すれば有
効Ti量は0.1〜0.2％とすることが望ましい。 その他の成分組成は公知のFe−Cr−Al系合金
及びFe−Cr−Al−Ｙ系合金の成分範囲である。 以上のように本発明は比較的安価なFe−Cr−
Al系合金及びFe−Cr−Al−Ｙ系合金に1.0％以下
のTiを含有させ、かつ有効Ti量を0.1〜0.5％とな
るようＮ含有量をコントロールすることにより、
耐酸化性は前記合金とほぼ同等であると共に、高
温での電気抵抗が小さい酸化皮膜を生成すること
が出来、例えば炎電流感知センサーのフレームロ
ツド等に適する合金として工業上極めて有用なも
のである。
第１、２表より有効Ti量は0.1％以上必要であ
ることがわかる。 また第１図に上記条件にてFe−Cr−Al−Ｙ合
金の燃焼試験を行なつた場合の有効Ti量と酸化
増量の関係を示す。Fe−Cr−Al合金もほぼ同様
の結果であつた。 第１図より、有効Tiの増加と共に酸化増量は
増えることがわかる。従来のFe−Cr−Al系合金
およびFe−Cr−Al−Ｙ系合金においては加熱さ
れた場合初期においては、Al2O3と（Fe，Cr）2O3
の混合した酸化皮膜が形成され、時間の経過と共
に（Fe，Cr）2O3がAl2O3に置換される。つまりわ
ずかに酸化増量が増えるが、表面がすべてAl2O3
覆われた後は、酸素はAl2O3に遮断され酸化は進
行しない。しかし有効Tiが存在するとAl2O3皮膜
中にTiO2が析出し、このTiO2はAl2O3皮膜中を
裏側から表層部に移動する。つまり、不動態の
Al2O3皮膜に比べAl2O3＋TiO2の場合は完全に不
動態皮膜ではなく、半不動態皮膜になつており、
有効Tiがなくなるまで酸化は進行している。本
実験結果から、この酸化の進行は有効Ti量が多
い程大きいことがわかる。 第２図は、C0.03％、Si0.5％、Mn0.5％、Cr18
％、Al4.0％、Y1.0％のFe−Cr−Al−Ｙ合金に有
効Tiを0.15％になるようＮ量を調整したものと無
添加のものとについて炎温度1000〜1100℃で通算
燃焼時間200時間経過後の炎電流特性を比較した
結果を示す図である。 安定規準とは、燃焼初期の段階で炎点火後炎電
流が一定の炎電流値に達するまでの時間である。 従来のFe−Cr−Al−Ｙ合金（Ti無添加）ａの
場合、初期は安定規準内で安定時の炎電流値に達
するが、200時間経過後は第２図の如く安定時の
炎電流値に達する時間が安定基準を越えてしま
う。一方、Fe−Cr−Al−Ｙ合金に有効Ti0.15％
になるようＮ量を調整した本発明合金Ａの場合
は、200時間経過後も初期特性のままであり、500
時間経過後も変化はみられなかつた。 Fe−Cr−Al合金についても上記Fe−Cr−Al−
Ｙ合金と同様の結果が得られた。 以上の結果から、有効Ti量は0.1％以上含有さ
れれば、本発明の目的は達成されるが、有効Ti
量が過度に増加すると酸化増量も急増するため有
効Ti量は0.1〜0.35％とした。なお、コスト、耐
酸化性、熱間加工性、冷間加工性を考慮すれば有
効Ti量は0.1〜0.2％とすることが望ましい。 その他の成分組成は公知のFe−Cr−Al系合金
及びFe−Cr−Al−Ｙ系合金の成分範囲である。 以上のように本発明は比較的安価なFe−Cr−
Al系合金及びFe−Cr−Al−Ｙ系合金に1.0％以下
のTiを含有させ、かつ有効Ti量を0.1〜0.5％とな
るようＮ含有量をコントロールすることにより、
耐酸化性は前記合金とほぼ同等であると共に、高
温での電気抵抗が小さい酸化皮膜を生成すること
が出来、例えば炎電流感知センサーのフレームロ
ツド等に適する合金として工業上極めて有用なも
のである。
第１図は有効Ti量と酸化増量との関係を示す
図、第２図はFe−Cr−Al−Ｙ合金に有効Ti0.15
％になるようにＮ量を調整したものと無添加のも
のとの炎電流特性の比較結果を示す図である。
図、第２図はFe−Cr−Al−Ｙ合金に有効Ti0.15
％になるようにＮ量を調整したものと無添加のも
のとの炎電流特性の比較結果を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で、Cr17〜26％、Al3〜６％、C0.1％
以下、Si1.5％以下、Mn1.0％以下を含むFe−Cr
−Al系耐酸化性合金において、全Ti量0.1〜1.0wt
％、かつ（全Ti量−窒化物状態のTi量）0.1〜
0.35wt％であり、酸化被膜が長期間に亘り導電性
を保持することを特徴とする耐酸化性合金。 ２ 重量％で、Cr17〜26％、Al3〜６％、C0.1％
以下、Si1.5％以下、Mn1.0％以下、Y1.0％以下
を含むFe−Cr−Al−Ｙ系耐酸化性合金において、
全Ti量0.1〜1.0wt％、かつ（全Ti量−窒化物状態
のTi量）0.1〜0.35wt％であり、酸化被膜が長期
間に亘り導電性を保持することを特徴とする耐酸
化性合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19764983A JPS6092452A (ja) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | 耐酸化性合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19764983A JPS6092452A (ja) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | 耐酸化性合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6092452A JPS6092452A (ja) | 1985-05-24 |
| JPH0525943B2 true JPH0525943B2 (ja) | 1993-04-14 |
Family
ID=16378004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19764983A Granted JPS6092452A (ja) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | 耐酸化性合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6092452A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63128151A (ja) * | 1986-11-18 | 1988-05-31 | Toyo Seiko Kk | 耐火物補強用金属製品 |
| BE1006922A3 (nl) * | 1993-03-17 | 1995-01-24 | Philips Electronics Nv | Beeldweergave-inrichting en kathodestraalbuis. |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5665965A (en) * | 1979-10-31 | 1981-06-04 | Nisshin Steel Co Ltd | Stainless steel for heat absorbing and radiating body of burner |
-
1983
- 1983-10-24 JP JP19764983A patent/JPS6092452A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5665965A (en) * | 1979-10-31 | 1981-06-04 | Nisshin Steel Co Ltd | Stainless steel for heat absorbing and radiating body of burner |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6092452A (ja) | 1985-05-24 |
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