JPH0598401A - Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金 - Google Patents
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金Info
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- JPH0598401A JPH0598401A JP35690491A JP35690491A JPH0598401A JP H0598401 A JPH0598401 A JP H0598401A JP 35690491 A JP35690491 A JP 35690491A JP 35690491 A JP35690491 A JP 35690491A JP H0598401 A JPH0598401 A JP H0598401A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２ｗｔ
％、 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％ を含有し、残部不可避不純物およびＦｅからなることを
特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金であり、この粉
末合金に、Ｙ、Ｈｆ、Ｓｃ、希土類元素の中から選んだ
１種以上１ｗｔ％以下、或いは、０.００１ｗｔ％以
上、固溶限（０.１ｗｔ％）以下、さらに、Ｚｒ、Ｎ
ｂ、Ｔｉの中から選んだ１種以上を１ｗｔ％以下を含有
させるか、または、これら各合金元素の中から選んだ１
種以上を含有させることができるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合
金である。 【効果】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、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る。
％、 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％ を含有し、残部不可避不純物およびＦｅからなることを
特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金であり、この粉
末合金に、Ｙ、Ｈｆ、Ｓｃ、希土類元素の中から選んだ
１種以上１ｗｔ％以下、或いは、０.００１ｗｔ％以
上、固溶限（０.１ｗｔ％）以下、さらに、Ｚｒ、Ｎ
ｂ、Ｔｉの中から選んだ１種以上を１ｗｔ％以下を含有
させるか、または、これら各合金元素の中から選んだ１
種以上を含有させることができるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合
金である。 【効果】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、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る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末
合金に関し、さらに詳しくは、ヒーター、高温用部材等
に適切なＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金に関するものであ
る。
合金に関し、さらに詳しくは、ヒーター、高温用部材等
に適切なＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金に関するものであ
る。
【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
は靭性が劣っており、板、線または帯等に加工すること
が困難であった。
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
は靭性が劣っており、板、線または帯等に加工すること
が困難であった。
【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。
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。
【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−Ｃｒ−Ａｌ系合金焼結体からな
るヒーター材では、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
生してヒーター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。
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−Ｃｒ−Ａｌ系合金焼結体からな
るヒーター材では、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
生してヒーター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。
【０００５】また、特開平０２−２０５６５９号公報
に、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金に１ｗｔ％以下の希土
類元素を含有させ、粉末合金の加工性を大きく改善する
ことが提案されている。
に、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金に１ｗｔ％以下の希土
類元素を含有させ、粉末合金の加工性を大きく改善する
ことが提案されている。
【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、ヒーター材、高温用部材とし
て好適なＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金を開発したのであ
る。
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、ヒーター材、高温用部材とし
て好適なＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金を開発したのであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＦｅ−Ｃｒ
−Ａｌ系粉末合金は、 Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２ｗｔ％、 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％ を含有し、残部不可避不純物およびＦｅよりなることを
特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金を第１の発明と
し、 Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２ｗｔ％、 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％ 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、残部不可避不純
物およびＦｅよりなることを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ系粉末合金を第２の発明とし、 Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２ｗｔ％ 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％ 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、残部不可避不純物およびＦｅよりなるこ
とを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金を第３の発
明とし、 Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２ｗｔ％ 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％ を含有し、さらに、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、残部不可避不純
物およびＦｅよりなることを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ系粉末合金を第４の発明とし、 Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２ｗｔ％ 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％ 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、残部不可避不
純物およびＦｅよりなることを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−
Ａｌ系粉末合金を第５の発明とし、 Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２ｗｔ％、 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％ 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、Ｎ
ｂ、Ｔｉの中から選んだ１種以上合計で１ｗｔ％以下を
含有し、残部不可避不純物およびＦｅよりなることを特
徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金を第６の発明とす
る６つの発明よりなるものである。
−Ａｌ系粉末合金は、 Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２ｗｔ％、 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％ を含有し、残部不可避不純物およびＦｅよりなることを
特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金を第１の発明と
し、 Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２ｗｔ％、 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％ 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、残部不可避不純
物およびＦｅよりなることを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ系粉末合金を第２の発明とし、 Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２ｗｔ％ 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％ 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、残部不可避不純物およびＦｅよりなるこ
とを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金を第３の発
明とし、 Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２ｗｔ％ 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％ を含有し、さらに、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、残部不可避不純
物およびＦｅよりなることを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ系粉末合金を第４の発明とし、 Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２ｗｔ％ 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％ 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、残部不可避不
純物およびＦｅよりなることを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−
Ａｌ系粉末合金を第５の発明とし、 Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２ｗｔ％、 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％ 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、Ｎ
ｂ、Ｔｉの中から選んだ１種以上合計で１ｗｔ％以下を
含有し、残部不可避不純物およびＦｅよりなることを特
徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金を第６の発明とす
る６つの発明よりなるものである。
【０００８】本発明に係るＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金
について、以下詳細に説明する。先ず、本発明に係るＦ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金の含有成分および成分割合に
ついて説明する。
について、以下詳細に説明する。先ず、本発明に係るＦ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金の含有成分および成分割合に
ついて説明する。
【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、３５ｗｔ％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。
有量が２０ｗｔ％未満では耐酸化性が不充分であり、ま
た、３５ｗｔ％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。
【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、Ａ
ｌ含有量は４〜１２ｗｔ％とする。
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、Ａ
ｌ含有量は４〜１２ｗｔ％とする。
【００１１】酸素含有量が０.１０ｗｔ％を越えると加
工性が悪くなる。よつて、酸素含有量は０.１０ｗｔ％
以下とする。
工性が悪くなる。よつて、酸素含有量は０.１０ｗｔ％
以下とする。
【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０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％とする。
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０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％とする。
【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。
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、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。
【００１４】また、Ｙ、Ｈｆ、Ｓｃ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐ
ｒ、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１ｗ
ｔ％を越えると靭性が劣化し、また、ダレが大きくなる
ため、Ｙ、Ｈｆ、Ｓｃ、または、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ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。
ｒ、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１ｗ
ｔ％を越えると靭性が劣化し、また、ダレが大きくなる
ため、Ｙ、Ｈｆ、Ｓｃ、または、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ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。
【００１５】さらに、Ｙ、Ｈｆ、Ｓｃ、希土類元素は、
Ｆｅ−Ｃｒ−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。
Ｆｅ−Ｃｒ−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。
【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１
ｗｔ％を越えると靭性が劣化し、また、ダレが大きくな
る。よつて、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。
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１
ｗｔ％を越えると靭性が劣化し、また、ダレが大きくな
る。よつて、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。
【００１７】本発明に係るＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金
においては、ＡｌとＮとによりＡｌＮを形成し、このＡ
ｌＮが微細均一に多数分布しており、１１００〜１２０
０℃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系粉末合金にＺｒ、Ｎ
ｂ、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。
においては、ＡｌとＮとによりＡｌＮを形成し、このＡ
ｌＮが微細均一に多数分布しており、１１００〜１２０
０℃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系粉末合金にＺｒ、Ｎ
ｂ、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。
【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。
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。
【００１９】
【実 施 例】本発明に係るＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合
金の実施例を説明する。
金の実施例を説明する。
【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、Ｎ
ｏ.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）は窒素ガスア
トマイズ法により製造した。Ｎｏ.１４は比較のために
使用した溶製法によるものでＪＩＳ ＦＣＨ１鋼であ
る。
合金粉末をアトマイズ法により製造した。 なお、Ｎ
ｏ.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）は窒素ガスア
トマイズ法により製造した。Ｎｏ.１４は比較のために
使用した溶製法によるものでＪＩＳ ＦＣＨ１鋼であ
る。
【００２１】これらの粉末Ｎｏ.１〜Ｎｏ.１３を内径７
０φ、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）の粉末材を作成した。
０φ、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）の粉末材を作成した。
【００２２】この１３種類の粉末材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、８φ×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系粉末合金は、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。
材のＮｏ.１４から、熱間圧延後伸線により直径８ｍｍ
とし、８φ×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系粉末合金は、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。
【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系粉末合金のＮ
ｏ.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。
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系粉末合金のＮ
ｏ.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。
【００２４】次に、表１に示す材料の寿命特性を調査す
るために、ＪＩＳ Ｃ２５２４（１９７９）の電熱線お
よび帯の寿命試験を行った。この試験は、０.５φ×２
００ｍｍ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分間休止の操作を繰り返し行い、試験片２
が断線した時の通電回数を求めるものである。
るために、ＪＩＳ Ｃ２５２４（１９７９）の電熱線お
よび帯の寿命試験を行った。この試験は、０.５φ×２
００ｍｍ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分間休止の操作を繰り返し行い、試験片２
が断線した時の通電回数を求めるものである。
【００２５】しかして、ヒータ寿命値はＪＩＳ Ｃ２５
２０（１９８６）の電熱用合金線および帯に従い、本発
明に係るＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金材料の規定寿命値
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。
２０（１９８６）の電熱用合金線および帯に従い、本発
明に係るＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金材料の規定寿命値
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。
【００２６】表２に示すように、酸素０.１０ｗｔ％以
下、窒素０.０５〜０.２０ ｗｔ％のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ
系粉末合金に、Ｚｒ、Ｎｂ、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Ｆ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金材料からなるヒータ材は、そ
の寿命値が溶製材のＪＩＳ ＦＣＨ１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わかる。
下、窒素０.０５〜０.２０ ｗｔ％のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ
系粉末合金に、Ｚｒ、Ｎｂ、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Ｆ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金材料からなるヒータ材は、そ
の寿命値が溶製材のＪＩＳ ＦＣＨ１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わかる。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【実 施 例 ２】この実施例においては、Ｙ、Ｈｆ、Ｓ
ｃ、希土類元素を０.００１〜０.１ｗｔ％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０.０
０１ｗｔ％以上含有し、かつ、固溶限（０.１ｗｔ％）
以下場合で請求項２に該当する合金の場合を示してい
る。
ｃ、希土類元素を０.００１〜０.１ｗｔ％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０.０
０１ｗｔ％以上含有し、かつ、固溶限（０.１ｗｔ％）
以下場合で請求項２に該当する合金の場合を示してい
る。
【００３０】これらの粉末を内径７０φ、長さ１５０ｍ
ｍ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
粉末材を作成した。この１４種類の粉末材を、熱間圧延
後伸線により直径８ｍｍとし、８φ×２００ｍｍのダレ
試験片を作成した。
ｍ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
粉末材を作成した。この１４種類の粉末材を、熱間圧延
後伸線により直径８ｍｍとし、８φ×２００ｍｍのダレ
試験片を作成した。
【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、１５
００℃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。
が１４０ｍｍの治具１の上に試験片２を設置して、１５
００℃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。
【００３２】次に、表１に示す材料の寿命特性を調査す
るために、ＪＩＳ Ｃ２５２４（１９７９）の電熱線お
よび帯の寿命試験を行った。この試験は、０.５φ×２
００ｍｍ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分間休止の操作を繰り返し行い、試験片２
が断線した時の通電回数を求めるものである。
るために、ＪＩＳ Ｃ２５２４（１９７９）の電熱線お
よび帯の寿命試験を行った。この試験は、０.５φ×２
００ｍｍ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分間休止の操作を繰り返し行い、試験片２
が断線した時の通電回数を求めるものである。
【００３３】しかして、ヒータ寿命値はＪＩＳ Ｃ２５
２０（１９８６）の電熱用合金線および帯に従い、本発
明に係るＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金材料の規定寿命値
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。
２０（１９８６）の電熱用合金線および帯に従い、本発
明に係るＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金材料の規定寿命値
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。
【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粉末ヒータ材（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。
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粉末ヒータ材（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。
【００３５】
【表３】
【００３６】
【表４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＦｅ
−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金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０.０５〜０.２
０ｗｔ％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、１２００〜１５００℃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。
−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金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０.０５〜０.２
０ｗｔ％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、１２００〜１５００℃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。
【図１】ダレ試験を行うための概略図である。
【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。
顕微鏡写真である。
【図３】本発明に係るＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金（Ｎ
ｏ.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。
ｏ.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。
【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。
ある。
１・・・治具 ２・・・試験片 ３・・・試験片の底部温度測定部 ４・・・支持端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細 川 博 埼玉県熊谷市熊谷810 株式会社リケン熊 谷事業所内 (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
Claims (6)
- 【請求項１】Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２
ｗｔ％、 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％を含有し、残部不可避不純物およびＦｅよりなるこ
とを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金。 - 【請求項２】Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２
ｗｔ％、 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％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、残部不可避不純物およびＦｅよりなる
ことを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金。 - 【請求項３】Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２
ｗｔ％ 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％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
不可避不純物およびＦｅよりなることを特徴とするＦｅ
−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金。 - 【請求項４】Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２
ｗｔ％ 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％を含有し、さらに、 Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｉの中から選んだ１種以上を合計で１ｗ
ｔ％以下を含有し、残部不可避不純物およびＦｅよりな
ることを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金。 - 【請求項５】Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２
ｗｔ％ 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％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１ｗ
ｔ％以下を含有し、残部不可避不純物およびＦｅよりな
ることを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金。 - 【請求項６】Ｃｒ ２０〜３５ｗｔ％、Ａｌ ４〜１２
ｗｔ％、 酸素 ０.１０ｗｔ％以下、窒素 ０.０５〜０.２０ｗ
ｔ％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種以上合計で１ｗｔ
％以下を含有し、残部不可避不純物およびＦｅよりなる
ことを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系粉末合金。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-226555 | 1991-08-12 | ||
| JP22655591 | 1991-08-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0598401A true JPH0598401A (ja) | 1993-04-20 |
| JP2991557B2 JP2991557B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=16847000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35690491A Expired - Lifetime JP2991557B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-12-25 | Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2991557B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7005105B2 (en) * | 2000-12-28 | 2006-02-28 | Korea Electrotechnology Research Institute | Fe-Cr-Al alloys for electric resistance wires |
| WO2013047511A1 (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-04 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 高温強度に優れたＦｅ基粉末緻密固化成形体 |
| JP2016166423A (ja) * | 2016-04-13 | 2016-09-15 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 高温強度に優れたＦｅ基粉末緻密固化成形体 |
| JP2019035125A (ja) * | 2017-08-18 | 2019-03-07 | 株式会社東芝 | アディティブマニュファクチャリング方法及び蒸気タービン部品の製造方法 |
| CN109536834A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-03-29 | 安徽金月节能科技有限公司 | 一种加热瓦用高热强性电热合金丝及其制备方法 |
-
1991
- 1991-12-25 JP JP35690491A patent/JP2991557B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7005105B2 (en) * | 2000-12-28 | 2006-02-28 | Korea Electrotechnology Research Institute | Fe-Cr-Al alloys for electric resistance wires |
| WO2013047511A1 (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-04 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 高温強度に優れたＦｅ基粉末緻密固化成形体 |
| JP2013072115A (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-22 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 高温強度に優れたＦｅ基粉末緻密固化成形体 |
| JP2016166423A (ja) * | 2016-04-13 | 2016-09-15 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 高温強度に優れたＦｅ基粉末緻密固化成形体 |
| JP2019035125A (ja) * | 2017-08-18 | 2019-03-07 | 株式会社東芝 | アディティブマニュファクチャリング方法及び蒸気タービン部品の製造方法 |
| CN109536834A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-03-29 | 安徽金月节能科技有限公司 | 一种加热瓦用高热强性电热合金丝及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2991557B2 (ja) | 1999-12-20 |
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