DIN 17470 CrAl25-5 연질 어닐링 – 초고온 페라이트 발열체 합금
CrAl25-5 (DIN 17470) 페라이트 발열체 합금 개요
DIN 17470 표준의 CrAl25-5는 페라이트계 철-크로뮴-알루미늄 합금으로, 연질 어닐링(soft annealed) 상태로 공급됩니다. 극한의 교대 온도 하중(열충격) 조건에서 최고 약 1300°C까지 사용 가능한 발열체 소재로, 니켈 기반 합금(NiCr) 대비 원가 경쟁력이 우수하고 황/탄소 분위기에서 내식성이 뛰어납니다. 주요 용도는 발열체 소재, 배기가스 촉매 담체, 산업로 발열 엘리먼트 등입니다.
일반 물성
기계적 물성
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 탄성 계수 | 23.0 °C | 220 GPa | 페라이트 스테인리스강 대표값 |
| 신율 (A100) | 20.0 °C | 6 - 12 % | 연질 어닐링 상태 |
| 푸아송 비 | 23.0 °C | 0.3 | 페라이트 스테인리스강 대표값 |
| 전단 계수 | 23.0 °C | 77 GPa | 페라이트 스테인리스강 대표값 |
| 인장 강도 | 20.0 °C | 600 MPa | |
열적 물성
온도별 열팽창 계수
| 온도 (°C) | 열팽창 계수 (1/K) |
| 200.0 | 1.1×10⁻⁵ |
| 400.0 | 1.2×10⁻⁵ |
| 600.0 | 1.3×10⁻⁵ |
| 800.0 | 1.4×10⁻⁵ |
| 1000.0 | 1.5×10⁻⁵ |
기타 열적 특성
| 특성 | 값 | 비고 |
| 최대 사용 온도(장기) | 0 - 1300 °C | |
| 융점 | 1425 - 1530 °C | 페라이트 스테인리스강 대표값 |
| 비열 용량 (20°C) | 460 J/(kg·K) | |
| 비열 용량 (1000°C) | 630 J/(kg·K) | |
| 열전도율 (20°C) | 13 W/(m·K) | |
전기적 물성 – 온도별 전기 저항률
CrAl25-5의 핵심 특징은 고온에서 전기 저항률이 거의 일정하다는 점입니다(저온 계수). NiCr 합금 대비 산화 분위기에서 수명 우위.
| 온도 (°C) | 전기 저항률 (Ω·m) |
| 20.0 | 1.44×10⁻⁶ |
| 100.0 | 1.44×10⁻⁶ |
| 200.0 | 1.44×10⁻⁶ |
| 300.0 | 1.44×10⁻⁶ |
| 400.0 | 1.45×10⁻⁶ |
| 500.0 | 1.45×10⁻⁶ |
| 600.0 | 1.46×10⁻⁶ |
| 700.0 | 1.47×10⁻⁶ |
| 800.0 | 1.48×10⁻⁶ |
| 900.0 | 1.49×10⁻⁶ |
| 1000.0 | 1.49×10⁻⁶ |
| 1100.0 | 1.49×10⁻⁶ |
| 1200.0 | 1.49×10⁻⁶ |
※ 20°C 대비 1200°C에서 약 3.5%만 증가하는 극도로 낮은 온도 계수
화학적 조성 (중량 %)
| 원소 | 함량 범위 |
| 알루미늄 (Al) | 4.5 - 6.0 |
| 탄소 (C) | 0.1 |
| 크로뮴 (Cr) | 22 - 25 |
| 망간 (Mn) | 0.6 |
| 인 (P) | 0.05 |
| 실리콘 (Si) | 1.0 |
| 황 (S) | 0.03 |
나머지는 철(Fe) 기준. Al₂O₃ 보호 산화막 형성을 위한 Al 4.5% 이상 필수
주요 용도 및 특징
- 최대 사용 온도 1300°C: 페라이트계 발열체 중 최고 수준(니켈계 1250°C 대비 우위)
- 배기가스 촉매 담체: 자동차/산업용 촉매 컨버터 메탈릭 서브스트레이트(페라이트 포일)
- 산업로 발열체: 열처리 로, 소성 로, 건조로 엘리먼트(와이어, 스트립, 튜브 형태)
- 가전/상업용: 헤어드라이어, 히터, 오븐, 토스터 발열선
- 황/탄소 분위기 내성: NiCr 합금 대비 황화/탄화 부식에 강함(Al₂O₃ 막 보호)
- 비자성 아님: 페라이트 강자성체(퀴리 온도 ~700°C), 전자기 환경 고려 필요
- 가공/성형: 연질 어닐링 상태에서 냉간 성형 가능, 고온 사용 전 산화 피막 형성 프리히팅 권장(1000°C 이상에서 Al₂O₃ 막 생성)
- 경제성: 니켈 미함유로 NiCr7030 대비 재료비 약 1/3~1/2 수준
CrAl25-5 vs NiCr7030 비교
| 특성 | CrAl25-5 (페라이트) | NiCr7030 (오스테나이트) |
| 최대 사용 온도 | 1300°C | 1250°C |
| 밀도 | 7.1 g/cm³ | 8.1-8.2 g/cm³ |
| 전기 저항률 (20°C) | 1.44 μΩ·m | 1.10-1.19 μΩ·m |
| 저항 온도 계수 | 극소 (3.5% @ 1200°C) | 낮음 (14% @ 1100°C) |
| 자성 | 강자성 (상온) | 비자성 |
| 황/탄소 분위기 | 우수 | 취약 |
| 재료비 | 낮음 | 높음 (Ni 60%) |
| 성형성(상온) | 보통 (취성 경향) | 우수 |
| 열전도율 | 13 W/m·K | 13-13.8 W/m·K |