CN100590211C - 加工性优异的高Al钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有优异的加工性的高Al钢板和以低成本批量生产该高Al钢板的制造方法、高Al金属箔及其制造方法、以及使用高Al金属箔的金属载体。本发明的高Al钢板，其Al含量为6.5质量%以上、10质量%以下，其特征在于，相对于钢板表面的α-Fe晶体的{222}晶面集积度为60%以上95%以下、和/或{200}晶面集积度为0.01%以上15%以下。

Description

加工性优异的高Al钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及高Al钢板和高Al金属箔以及它们的制造方法。

背景技术

在铁中添加有铝的含Al钢板，是具有高温抗氧化性、高电阻的合金。通过提高Al浓度，可预测它们的各种特性提高，但同时韧性变低，加工性显著降低。因此，在通常的炼钢、轧制工艺下，工业上可批量生产的场合的最大Al浓度局限为6.5质量％，因此希望获得制造使加工性(即可加工性)提高、而且含有较多的Al的高Al钢板的批量生产技术。

作为使高Al钢板的加工性提高的现有技术，特公平6-8486号公报记载了下述内容：通过添加规定量的P及REM，REM中的Ce以微细的粒状的磷化物形式存在于钢中，因此热加工性提高。但是，需要高价的添加元素，因此成本提高。而且，该文献所记载的Al浓度的上限为6.5质量％。

特开平1-4458号公报记载了下述内容：通过使急冷薄带的凝固组织的70％以上为柱状晶，含有浓度为1～7质量％的Al的不锈钢的韧性提高。但是，为了制造急冷薄带，必需特别的装置，以及考虑到薄带的批量生产性，成本仍然提高。

另外，作为高Al钢板的制造方法，使在通常的炼钢、轧制工艺下可批量生产的具有不足6.5质量％的Al浓度的钢板的表面附着Al或Al合金，通过扩散热处理而进行高Al化的方法已众所周知。

例如，在特开平4-80746号公报中，作为高效地轧制镀Al材料的技术，曾公开了一种金属载体的制造方法，其特征在于：在钢板表面上镀Ni，再在Ni镀层上进行Al或Al合金镀覆，轧制到最终制品厚度之后，加工、组装成金属载体后进行扩散热处理。另外，在特表2003-520906号公报中曾记载了下述内容：作为尺寸稳定的Fe-Cr-Al箔的制造方法，是通过使钢板被覆Al或Al合金、并将此时的被覆量定为整体质量的0.5～5质量％，从而即使在冷轧后的均匀扩散热处理中，纵向和/或横向的收缩也为0.5％以下。但是，这些制造方法，其目标并未指向使扩散热处理后的高Al钢板的韧性和加工性提高的效果。

在日本专利第3200160号公报中记载了下述内容：作为Fe-Cr-Al合金箔的制造方法，是通过使含有规定量的B的不锈钢板附着Al或Al合金，通过扩散热处理使附着成分向钢板中扩散，制成含有浓度1～10质量％的Al的钢板后，进行1次以上的、压下率30％以上的冷轧、和800℃～1200℃的范围的退火，从而可谋求B的均匀分散，并且耐高温脆化特性提高。由于在该制造方法中，扩散热处理后反复进行冷轧和退火，因此成本增高。

发明内容

如上述那样，特公平6-8486号公报和特开平1-4458号公报所公开的方法中，作为使加工性提高的技术，使用了特别的添加元素或急冷装置，成本升高。使钢板附着Al或Al合金，通过扩散热处理来富含Al的、特公平4-80746号公报、特表2003-520906号公报和日本专利第3200160号公报所提出的方法，主要是作为排气净化用催化剂载体(金属载体)的制造方法而被公开的，但并不是使扩散热处理后的高Al钢板的加工性提高的技术。因此，通过使钢板附着Al或Al合金，并进行扩散热处理，可制造高Al钢板，但是随后进一步对高Al钢板实施轧制和弯曲等加工的场合，由于加工性低，因此存在断裂的问题。

本发明为了解决这些课题，提供具有优异的加工性的高Al钢板、以及以低成本批量生产该高Al钢板的制造方法、高Al金属箔及其制造方法、以及使用高Al金属箔的金属载体。

本发明者们为了解决上述课题，发现对于Al含量为6.5质量％～10质量％的高Al钢板，通过控制成为特定的织构，就能够赋予优异的加工性。进而发现，使含有3.5质量％以上、不足6.5质量％的Al的母材钢板上附着Al或Al合金，制成叠层体，通过冷轧该叠层体来赋予加工应变，其后通过进行扩散热处理，使附着在表面的Al或Al合金向钢板中扩散，由此能够将扩散热处理后的高Al钢板的织构控制在本发明的范围内，其结果，加工性格外地提高。本发明的要旨如下。

(1)一种高Al钢板，其Al含量为6.5质量％～10质量％，其特征在于，相对于与钢板表面的α-Fe晶体的{222}晶面集积度为60％～95％、和/或{200}晶面集积度为0.01％～15％。

(2)根据(1)所述的高Al钢板，其特征在于，钢板厚度为0.015mm～0.4mm。

(3)一种高Al金属箔，其Al含量为6.5质量％～10质量％、钢板厚度为0.005mm～0.1mm，其特征在于，相对于钢板表面的α-Fe晶体的{222}晶面集积度为60％～95％、和/或{200}晶面集积度为0.01％～15％。

(4)一种蜂窝结构体，是将金属箔的平箔和波纹箔重叠卷绕而形成的蜂窝结构体，其特征在于，该金属箔的一部分至少为(3)所述的高Al金属箔。

(5)一种金属载体，是将上述(4)所述的蜂窝结构体和金属制的外筒进行钎焊而制成的。

(6)一种金属载体，是将上述(4)所述的蜂窝结构体与金属制的外筒进行钎焊后，担载催化层而制成的。

(7)一种加工性优异的高Al钢板的制造方法，其特征在于，对于含有3.5质量％以上、但不足6.5质量％的Al的母材钢板，使其至少一面上附着Al或Al合金，制成叠层体，在冷态下对该叠层体赋予加工应变后，进行扩散热处理。

(8)根据(7)所述的高Al钢板的制造方法，其中上述Al或Al合金的附着方法是对钢板热浸镀Al或Al合金的方法。

(9)根据(7)所述的高Al钢板的制造方法，其中上述Al或Al合金的附着方法是对钢板贴合Al或Al合金的箔的方法。

(10)根据(7)所述的高Al钢板的制造方法，其中上述冷态下的加工应变赋予方法是冷轧。

(11)根据(10)所述的高Al钢板的制造方法，上述冷轧中的叠层体的压下率α(％)为满足下式(a)～(c)的关系的范围，

20≤α≤95   ...(a)

35x-260≤α  ...(b)

6.5≤x       ...(c)

(式中，x为扩散热处理后的钢板的平均Al浓度(质量％)。)。

(12)根据(10)或(11)所述的高Al钢板的制造方法，冷轧后的叠层体厚度t(mm)为满足下式(d)～(f)的关系的范围，

0.015≤t≤0.4     ...(d)

t≤-0.128x+1.298  ...(e)

6.5≤x            ...(f)

(式中，x为扩散热处理后的钢板的平均Al浓度(质量％)。)。

(13)根据(7)所述的高Al钢板的制造方法，上述扩散热处理的温度为800～1250℃。

(14)根据(7)或(13)所述的高Al钢板的制造方法，上述扩散热处理的气氛为非氧化性气氛。

(15)根据(7)～(14)的任一项所述的高Al钢板的制造方法，其中对上述钢板预先实施预热处理后，形成叠层体。

(16)根据(15)所述的高Al钢板的制造方法，上述预热处理的温度为700～1100℃。

(17)根据(15)或(16)所述的高Al钢板的制造方法，上述预热处理的气氛为真空、惰性气体气氛或氢气氛之中的至少一种。

(18)一种高Al金属箔的制造方法，其特征在于，将采用上述(7)～(17)的任一项所述的制造方法得到的高Al钢板进一步冷轧。

(19)一种高Al金属箔，其特征在于，是由(18)所述的制造方法得到的金属箔，该箔厚度为5～100μm。

(20)一种蜂窝结构体，是将金属箔的平箔和波纹箔重叠卷绕而形成的蜂窝结构体，其特征在于，该金属箔的一部分为(19)所述的高Al金属箔。

(21)一种金属载体，是将(20)所述的蜂窝结构体和金属制的外筒进行钎焊而制成的。

(22)一种金属载体，是将(20)所述的蜂窝结构体与金属制的外筒进行钎焊后，担载催化层而制成的。

附图说明

图1为由叠层体的压下率和Al浓度所规定的本发明的保护范围(图中的数学式表示各线段)。

图2为由冷轧后的叠层体厚度和Al浓度所规定的本发明的保护范围(图中的数学式表示各线段)。

具体实施方式

以下，对本发明进行详细说明。

本发明者们对于Al含量为6.5质量％～10质量％的高Al钢板，探索针对弯曲、深冲、轧制等的提高加工性的方法，发现如果将钢板的织构控制在特定的范围，则能够极其有效地抑制裂纹发生和断裂。

当高Al钢板的Al含量不足6.5质量％时，即使不是本发明的织构，也可以得到良好的加工性。当超过10质量％时，金属间化合物等的影响出现，即使是本发明的织构，也不能得到优异的加工性。因此，Al含量确定为6.5质量％～10质量％。

本发明的织构，满足下述的任一条件：相对于钢板表面的α-Fe晶体的{222}晶面集积度为60％～95％的极高水平、或者{200}晶面集积度为0.01％～15％的极低水平。

在此，晶面集积度的测定，是通过MoKα射线的X射线衍射而进行的。详细地叙述，是对于各试样测定与试样表面平行的α-Fe晶体的11个取向面({110}、{200}、{211}、{310}、{222}、{321}、{411}、{420}、{332}、{521}、{442})的积分强度，其各个测定值分别除以无规取向的试样的理论积分强度之后，以百分率求出{200}或{222}强度的比率。这例如为{200}强度比率时可用以下的式(I)表示。

{200}晶面集积度＝

[{i(200)/I(200)}/∑{i(hk1)/I(hk1)}]×100            ...(I)

其中，符号含义如下：

i(hk1)：测定的试样中的{hk1}晶面的实测积分强度；

I(hk1)：具有无规取向的试样中的{hk1}晶面的理论积分强度

∑：关于α-Fe晶体的11个取向面的和

在此，具有无规取向的试样的积分强度，准备试样通过实测可以求出。

当高Al钢板的{222}晶面集积度不足60％、且{200}晶面集积度为15％以上时，在深冲、弯曲、轧制加工时容易产生裂纹、断裂。而当{222}晶面集积度超过95％、且{200}晶面集积度不足0.01％时，效果饱和，而且制造变得困难。因此，本发明的高Al钢板的织构象上述那样规定。

本发明的高Al钢板的优选厚度为0.015mm～0.4mm。当厚度不足0.015mm以上时，制造合格率降低，因此钢板厚度的下限值确定为0.015mm。而当超过0.4mm时，很难得到本发明的织构，加工性降低，因此厚度的上限值确定为0.4mm。

此外，本发明者们还惊讶地发现，在将本发明的高Al钢板通过冷轧加工成5～100μm厚度的金属箔的场合，该钢板的织构在冷轧期间被维持，冷轧后的织构保持着相对于金属箔表面的α-Fe晶体的{222}晶面集积度为60％～95％的极高水平、或者{200}晶面集积度为0.01％～15％的极低水平之中的任一种状态，具有优异的加工性。因此，本发明的高Al金属箔，尽管处于冷轧态，但并不受到织构的影响而进行热处理等软化处理便能够容易地进行弯曲和深冲等加工。

当冷轧后的高Al金属箔的{222}晶面集积度不足60％、且{200}晶面集积度为15％以上时，深冲、弯曲、轧制加工时容易发生裂纹和断裂。而当{222}晶面集积度超过95％、且{200}晶面集积度不足0.01％％时效果饱和，而且制造也变得困难。因此，本发明的高Al金属箔的织构确定为上述那样的范围。在此，晶面集积度的测定与先前叙述的方法相同。

在使用高Al金属箔作为以下所述的金属载体用的材料的场合，优选箔厚度的范围为5～100μm。这是因为当箔厚度不足5μm时高温抗氧化特性降低，当超过100μm时由于壁厚增大、排出气的压力损失增大、作为排气净化用催化剂载体不理想的缘故。进一步优选的箔厚度为10～60μm。

对高Al金属箔进行波纹加工后，卷绕平箔和波纹形箔而成的蜂窝结构体，与排气的接触面积增大，使排气净化能力提高。本发明的金属箔，因为加工性优异，因此可在冷轧态下进行波纹加工并能够容易地形成蜂窝结构体，由于具有优异的加工尺寸精度，因此波纹高度等的偏差小。

在作为金属载体，使用蜂窝结构体的场合，使用例如Ni系的钎料将金属制的外筒钎焊在蜂窝结构体上。钎焊是将钎料设置在波纹箔与平箔的接点、蜂窝结构体与外筒之间以后，在真空中加热到1000～1200℃左右而进行的。使用本发明的高Al金属箔的蜂窝结构体，其钎焊性良好，钎焊后的结构耐久性也优异。这是因为，根据本发明制造的高Al金属箔和蜂窝结构体，在加工性优异的同时，韧性也优异的缘故。作为金属载体在排气中使用时，箔的开裂和缺损等的破坏减少。而且，使催化剂附着在本发明的金属载体上的场合，作为金属载体的结构耐久性较高，因此催化层的剥离少，在其使用时排气净化能力不容易下降。

其次，关于本发明的高Al钢板的制造方法，详细说明如下。

本发明者们发现，通过使含有3.5质量％以上、不足6.5质量％的Al的母材钢板上附着Al或Al合金，制成叠层体后，将该叠层体冷轧，随后进行扩散热处理，来制造具有6.5质量％以上的Al的高Al钢板，该高Al钢板具有本发明的织构，具有优异的加工性。特别是通过依存于进行扩散热处理后的所需的钢板的Al浓度规定冷轧叠层体时的压下率和冷轧后的板厚，可以得到优异的加工性，能够更容易地进行高Al钢板的加工。进而发现，通过对附着Al或Al合金之前的钢板实施预热处理，体现优异的加工性的效果格外提高。其原因认为是因为，通过使具有3.5质量％以上、不足6.5质量％的Al浓度的母材钢板上附着Al或Al合金制成叠层体，并将该叠层体冷轧，叠层体的位错结构、母材钢板与Al或Al合金层的界面结构，与采用现有方法获得的情形不同，其结果，通过扩散热处理而高Al化之后的钢板的微细结构发生变化，加工性提高。另外可以认为，通过实施预热处理，用于体现优异的加工性的组织变化更有效地发挥了作用。

以下，就本发明的限定条件进行说明。

待附着Al或Al合金的母材钢板，使用含有3.5质量％以上但不足6.5质量％的Al的钢板。这是因为，在成为母材的钢板预先含有3.5质量％以上的Al的场合，扩散热处理后的钢板的加工性提高的缘故。另外，将Al浓度规定为不足6.5质量％的理由，如在背景技术中叙述的那样，含有6.5质量％以上的Al的钢板，其韧性低、加工性差，因此批量生产困难。因此，在母材钢板中上限规定为不足6.5质量％。进一步优选的母材钢板的Al浓度的范围为4.2～6.0质量％。另外，在该成为母材的钢板中，作为其它元素，选定能够获得最终产品所要求的机械特性和化学特性的合金成分。例如，在需要高温抗氧化性的场合，选择适量添加有Cr、稀土类元素的铁素体系不锈钢。在要求高强度的场合，使用添加了能够实现固溶强化、析出强化的元素的钢板。

Al或Al合金在钢板上的附着，可通过热浸镀法、电解镀法、干式工艺法、包覆法等来实施，无论用哪一种方法进行附着，都能够得到本发明的效果。另外，也可以使附着的Al或Al合金中添加有所需的合金元素，在高Al化的同时进行合金化。附着的Al或Al合金的量，根据附着时的母材钢板的板厚、钢板中的Al浓度、以及扩散热处理后所要求的Al浓度来加以决定。例如使具有5质量％的Al浓度的板厚0.4mm的母材钢板的两面上附着90质量％Al-10质量％Si的Al合金，使扩散热处理后的Al浓度为8.1质量％时的每一面的Al合金附着厚度为约20μm。

本发明的再一个特征在于，依存于扩散热处理后的钢板的平均Al浓度，使对在含有3.5质量％以上但不足6.5质量％的Al的母材钢板上附着有Al或Al合金的叠层体进行的冷轧的条件最佳化。叠层体的冷轧，是为了使叠层体的位错结构、以及母材钢板与Al或Al合金间的界面结构发生变化而进行的，通过该冷轧，Al扩散热处理后的钢板的加工性格外地提高。如上述那样，该效果在母材钢板的Al浓度为3.5质量％以上但不足6.5质量％时显著。本发明者们发现，依存于扩散热处理后的Al浓度，存在最佳的叠层体的冷轧压下率、以及冷轧后的板厚，从而完成了本发明。

关于叠层体的压下率α(％)，图1示出在本发明中可获得特别理想的效果的范围。在此，x(质量％)是扩散热处理后的平均Al浓度。压下率α(％)为20≤α≤95的理由，是因为不管Al浓度，在压下率不足20％时，所赋予的加工应变量少，因此不能得到较大的加工性提高效果。在超过95％时不仅不能看到加工性的进一步提高，而且发生Al部分地剥离的问题。40x-300≤α的理由是因为：Al浓度越高，扩散热处理后的钢板的韧性越降低，加工性降低，因此为了显现显示优异的加工性的本发明的效果，Al浓度越高，越需要增大压下率。另外，本发明是以采用通常的炼钢和轧制工艺较难制造的、含有6.5质量％以上的高Al浓度的钢板的制造方法为对象的，因此在叠层体的压下率的范围内的扩散热处理后的Al浓度x规定为x≥6.5质量％。如以上那样，通过根据Al浓度将叠层体的压下率α(％)规定为上述范围内，能够制造加工性优异的高Al钢板。

关于冷轧后的叠层体厚度t(mm)，图2示出本发明中可得到特别理想的效果的范围。在此x(质量％)为扩散热处理后的平均Al浓度。冷轧后的叠层体厚度t(mm)为0.015≤t≤0.4的理由，是因为冷轧后的叠层体厚度不足0.015mm时，在冷轧叠层体时发生附着的Al或Al合金部分地剥离等问题，合格率降低，因此将t的下限值规定为0.015mm。而超过0.4mm时，Al扩散热处理要求是高温或者长时间的热处理，难以得到Al扩散热处理后的加工性提高这一本发明的效果，因此将t的上限值规定为0.4mm。t≤-0.128x+1.298的理由，是由于Al浓度越高，扩散热处理后的钢板的韧性越降低、加工性降低，因此为了显现显示优异的加工性的本发明的效果，Al含量越高，越需要减小冷轧后的叠层体厚度t。本发明是以采用通常的炼钢和轧制工艺难以制造的含有6.5质量％以上的高Al浓度的钢板的制造方法为对象的，因此冷轧后的板厚范围下的扩散热处理后的Al浓度x规定为x≥6.5质量％。如以上那样，通过根据所要求的扩散热处理后的平均Al浓度将冷轧后的叠层体厚度t规定为上述范围内，能够制造加工性优异的高Al钢板。

在此，作为最佳的加工应变的引入方法，例举了冷轧，但使用拉拔加工法和喷丸硬化法等其它的可赋予加工应变的方法，也能够得到本发明的效果。

扩散热处理温度希望为800～1250℃。这是因为当不足800℃、或超过1250℃时，扩散热处理后很难得到显示优异的加工性的本发明的效果的缘故。关于扩散热处理时间，为了使附着在表面的Al或Al合金向钢板中扩散，选定适宜的时间。但是，不一定必须使附着在表面的Al或Al合金在钢板中均匀分散。关于热处理气氛，在真空气氛、Ar气氛、H₂气氛这些非氧化性气氛的任一条件下都能够得到使加工性提高的本发明的效果。

为了体现更加优异的本发明的效果，对附着Al或Al合金之前的母材钢板在700℃以上1100℃以下实施预热处理为好。该预热处理，是使选定的母材钢板的在制造过程中积蓄的位错结构重新排列的热处理，希望使之引起再结晶，但不一定必须使之引起再结晶。当不足700℃时，很难发生用于得到更优异的本发明的效果的位错组织的变化。当超过1100℃时，钢材表面形成不希望的氧化皮膜，对随后的Al或Al合金的附着、以及冷轧造成不良影响，因此规定为1100℃以下。关于该预热处理的气氛，在真空中、惰性气体气氛中、氢气氛中、弱氧化性气氛中的任一条件下都能够得到上述的效果，但要求是不形成对预热处理后的Al或Al合金的附着、以及随后的冷轧造成不良影响的、钢板表面的氧化膜的条件。预热处理的时间不需要特别地限定，但考虑高Al钢板的制造性等，数秒至数小时以内较为适当。

如以上那样，通过在最佳的范围下进行对母材钢板的预热处理、Al或Al合金的附着以及冷轧，扩散热处理后的高Al钢板的织构可在本发明的范围内，与根据以往的制造方法得到的高Al钢板相比，加工性格外地提高。通过使用按照本发明制造的高Al钢板，能够以低成本进行以往难以制造的、具有高温抗氧化性、高电阻的、含有6.5质量％以上的Al浓度的高Al钢板的加工。因此，根据本发明得到的高Al钢板，能够以例如每道次为5％以上的高压下率进行高效率的冷轧，能够容易地加工成5～100μm厚度的金属箔。

如以上那样，按照本发明制造的高Al钢板、高Al金属箔，具有优异的加工性，适用于汽车用材料、电热材料、化工设备材料、配管材料等各种各样的用途中。另外，在将采用本发明方法的金属箔用于金属载体的场合，作为不仅高温抗氧化性良好、而且结构耐久性和催化层的剥离特性也良好的金属载体是非常适用的。

根据本发明得到的扩散热处理后的高Al钢板的化学组成，除Al浓度以外，并没有限制，作为代表的组成范围(质量％)是，Al：6.5～10％、C：2％以下、S：0.1％以下、P：0.1％以下、Si：1％以下、Mn：2％以下、余量：Fe和不可避免的杂质，根据最终制品所要求的特性，从Cr：30％以下、Ni：15％以下、Mo：2％以下、W：2％以下、V：2％以下、Ti：5％以下、Nb：2％以下、B：0.1％以下、Cu：1％以下、Co：10％以下、Zr：1％以下、Y：1％以下、Hf：1％以下、La：1％以下、Ce：1％以下、N：0.1％以下等之中选定任意的合金成分。

实施例

以下，通过实施例，更详细地说明本发明。

(实施例1)

在实施例1中，调查了与母材钢板的Al浓度相对的扩散热处理后的高Al钢板的加工性。关于织构，采用X射线衍射，求出与钢板表面平行的{222}晶面集积度、和{200}晶面集积度。测定方法如前面所述。表1表示出其结果。

采用真空熔化法，分别熔炼了含有以质量％计，Al浓度分别为0％、1％、3％、3.5％、4.3％、5％、5.5％、6％、6.4％、7.0％、此外C：0.007％、Si：0.1％、Mn：0.2％、Cr：20％、Zr：0.04％、La：0.1％、余量：Fe和不可避免的杂质的成分的钢锭。经过热轧制成为3.2mm厚以后，通过冷轧轧制到0.4mm厚为止。含有0～6％Al的材料可毫无问题地制造，但含6.4％Al的材料部分地发生了热轧裂纹。含7.0％Al的材料，由于韧性低，因而不能制造。此时，含7.0％Al的材料的热轧板的{222}晶面集积度不足60％、且{200}晶面集积度超过15％，都不在本发明的范围内。

对具有各种Al浓度的母材钢板，采用热浸镀法进行Al合金的附着。镀浴的组成为90％Al-10％Si，使钢板的两面附着了Al合金。在此，所附着的Al合金的厚度分别按照表1那样进行调整，以使扩散热处理后的Al浓度一定。将附着有Al合金的叠层体进行冷轧板直到板厚0.1mm为止。各Al浓度的试样的叠层体的压下率记载于表1中。然后，在1000℃、2小时的条件下、在减压氢气氛中进行Al扩散热处理，使附着在表面的Al扩散到钢板中。Al扩散热处理后的平均Al浓度，全部试样均为约7.5质量％。加工性的评价，是在常温下进行拉伸试验，用拉伸断裂延伸率进行评价。拉伸试片的取样以及拉伸试验方法，是根据JIS Z 2201和JIS Z 2241来进行的(在以下的实施例中拉伸试验也按照JIS标准进行)。

由表1的结果清楚地判明，对于母材钢板的Al浓度为3.5质量％以上、不足6.5质量％的本发明例1～5，拉伸断裂延伸率提高。Al浓度为4.2～6.0质量％的本发明例2～4显示出特别优异的断裂延伸率。关于这些本发明例，任一情形下{222}晶面集积度均为60％以上，而{200}晶面集积度均为15％以下，都包括在本发明的高Al钢板的范围内。另一方面，关于比较例1～3，{222}晶面集积度不足60％，且{200}晶面集积度超过15％，均不在本发明的范围内。

(实施例2)

在实施例2中，调查了与扩散热处理后的平均Al浓度相对的叠层体的压下率对扩散热处理后的钢板的加工性的影响效果。通过真空熔化，熔炼了含有以质量％计C：0.05％、Si：0.3％、Mn：0.2％、Al：4.5％、Cr：17％、余量：Fe和不可避免的杂质的成分的钢锭。通过热轧使板厚为3mm以后，通过冷轧轧制到规定的板厚。Al的附着是采用热浸镀法进行的。镀浴的组成为95％Al-5％Si，使钢板的两面附着了Al合金。然后冷轧到表2所述的冷轧后的叠层体厚度为止。Al合金附着前的母材钢板的板厚和所附着的Al合金的厚度分别进行调整，以使得变为目标的扩散热处理后的平均Al浓度和叠层体的压下率。表2记载了Al合金附着前的母材钢板的厚度、以及所附着的Al合金在每一面上的厚度。制作了相对于各Al浓度，使冷轧后的叠层体的厚度一定，为不同的压下率的试样。然后，在表2所述的条件下、在Ar气氛中进行Al扩散热处理，使附着在表面的Al合金扩散到钢板中。Al扩散热处理后的平均Al浓度的分析结果记载在表2中。加工性的评价，是在常温下进行拉伸试验，用拉伸断裂延伸率进行评价的。

采用X射线衍射，求出与钢板表面平行的{222}晶面集积度、以及{200}晶面集积度，并示于表2中。测定方法如前面所述。

压下率为0％的试样，是对叠层体没有进行轧制就进行Al扩散热处理的以往的制造方法。在这种场合，断裂延伸率低，为0.5％～2％。{222}晶面集积度不足60％、且{200}晶面集积度超过15％，均不在本发明的范围内。

其次，无论哪一种Al浓度，通过轧制叠层体，与只进行Al扩散热处理的过去方法相比，断裂延伸率提高。

扩散热处理后的平均Al浓度为6.5质量％的场合，在叠层体的压下率为20％以上的范围下，断裂延伸率大大提高。在Al浓度为7质量％的场合，在叠层体的压下率为22％以上的范围下，断裂延伸率大大提高。在Al浓度为7.5质量％的场合，在叠层体的压下率为22％以上的范围下，断裂延伸率大大提高。在Al浓度为8.3质量％的场合，在叠层体的压下率为35％以上的范围下，断裂延伸率提高。在Al浓度为9.5质量％的场合，在叠层体的压下率为75％以上的范围下，断裂延伸率大大提高。另外，在任一Al浓度下，当叠层体的压下率为96％时，都发生了附着的Al部分地剥离的问题。

由以上结果判明，通过按照本发明，轧制附着了Al或Al合金的叠层体，以赋予加工应变，Al扩散热处理后的断裂延伸率提高。另外，为了明确更加显著地显现本申请发明的效果的压下率的范围，在表2中相对于各Al浓度x(质量％)，显示出压下率α(％)的下限值即α＝35x-260和α＝20之中的大的一方的值，将在该范围且95％以下的叠层体的压下率的情形附带“*”表示出。从这些结果看，在压下率α(％)比α＝35x-260和α＝20之中的大的一方的值大的场合，可以得到断裂延伸率显示6％以上、加工性优异的高Al钢板。

可以确认，采用以上的本发明的方法制造的高Al钢板，已在下述的本发明范围内：与钢板表面平行的{222}晶面集积度为60％以上、和/或{200}晶面集积度为15％以下。

(实施例3)

在实施例3中，调查了相对于平均Al浓度，将叠层体的压下率保持为一定，冷轧后的叠层体厚度不同的场合的扩散热处理后的钢板的加工性。

通过真空熔化，熔炼了含有以质量％计C：0.01％、Si：0.1％、Mn：0.2％、Cr：20％、Ti：0.1％、Al：5％、La：0.03％、Ce：0.03％、余量：Fe和不可避免的杂质的成分的钢锭。经过热轧制成为3.2mm厚以后，通过冷轧轧制到规定的板厚。Al的附着是采用热浸镀法进行的。镀浴的组成为90％Al-10％Si，使钢板的两面附着了Al合金。然后冷轧到表3所述的叠层体厚度为止。在此，附着Al合金之前的钢板的板厚以及Al合金附着量，与实施例2一样进行调整，使得变为目标的Al扩散热处理后的平均Al浓度以及叠层体的压下率。表3中记载了Al合金附着以前的钢板的板厚、以及附着的Al合金在每一面上的厚度。然后，在表3所述的条件下，在氢气氛中进行Al扩散热处理，使附着在表面的Al合金扩散到钢板中。Al扩散热处理后的平均Al浓度的分析结果示于表3。加工性的评价是在常温进行拉伸试验，采用拉伸断裂延伸率进行评价。

采用X射线衍射，求出{222}晶面集积度、和{200}晶面集积度，示于表3中。测定方法如前面所述。

在Al浓度为6.5质量％的场合，冷轧后的叠层体厚度为0.4mm以下的范围时，断裂延伸率更加大大提高。在Al浓度为7质量％的场合，叠层体厚度为0.4mm以下的范围时，断裂延伸率更加提高。在Al浓度为7.5质量％的场合，叠层体厚度为0.3mm以下的范围时，断裂延伸率更加提高。在Al浓度为8.5质量％的场合，叠层体厚度为0.2mm以下的范围时，断裂延伸率更加提高。在Al浓度为9.5质量％的场合，叠层体厚度为0.05mm时，断裂延伸率提高。但是，在任一Al浓度下，在冷轧后的叠层体厚度为0.01mm的场合，都发生了附着的Al部分地剥离的问题。

为了明确更加显著地显现本发明的效果的冷轧后的叠层体厚度的范围，表3中相对于平均Al浓度x(质量％)，示出叠层体厚度t(mm)的上限值即t＝-0.1283x+1.2983和t＝0.4中的小的一方的值，将包括冷轧成该范围且0.015mm以上之后的叠层体厚度的情形附带“*”表示出。从这些结果看，在冷轧后的叠层体厚度t(mm)比t＝-0.1283x+1.2983和t＝0.4之中的小的一方的值小的场合，可以得到断裂延伸率显示9％以上、加工性优异的高Al钢板。但是，在叠层体厚度t(mm)为0.01mm的场合，冷轧叠层体时发生附着的Al合金部分地剥离的问题，合格率降低。

可以确认采用以上的本发明的方法制造的高Al钢板，在下述的本发明的范围内：与钢板表面平行的{222}晶面集积度为60％以上、和/或{200}晶面集积度为15％以下。

(实施例4)

在实施例4中，调查了预热处理的效果。通过真空熔化法，熔炼了含有以质量％计C：0.01％、Cu：0.4％、Al：5.2％、Cr：19％、Nb：0.4％、余量：Fe和不可避免的杂质的成分的钢锭。通过热轧使板厚为3mm以后，通过冷轧轧制到0.38mm的板厚。然后，在表4所述的温度下，在Ar气氛中进行30分钟的预热处理。但是，本发明例62没有进行预热处理。接着，在钢板的两面贴合箔厚9μm的Al箔，制成叠层体，将该叠层体冷轧到0.1mm。此时的叠层体的压下率为75％。然后，在1000℃、在真空气氛中进行2小时的Al扩散热处理，使附着在表面的Al箔扩散到钢板中。Al扩散热处理后的平均Al浓度的分析结果均为7质量％。加工性的评价是在常温下进行拉伸试验，用拉伸断裂延伸率进行评价的。另外，采用X射线衍射，求出与钢板表面平行的{222}晶面集积度、和{200}晶面集积度，并示于表4中。测定方法如前面所述。

没有进行预热处理的试样、以及在650℃进行了预热处理的试样的断裂延伸率为12％左右，与此相对，在700℃～1100℃进行了预热处理的试样的断裂延伸率大大提高至16～23％。另外，在1200℃进行了预热处理的本发明例68，在冷轧贴合Al箔的叠层体时，发生了Al部分地剥离的问题。从以上的结果可以确认，通过按照本发明在700℃以上1100℃以下的温度进行预热处理，Al扩散热处理后的高Al钢板的加工性进一步提高。另外，对于任一高Al钢板，与钢板表面平行的{222}晶面集积度为60％以上、或者{200}晶面集积度为15％以下，都在本发明的高Al钢板的范围内。

表4

※本发明例68存在Al部分地剥离的问题

(实施例5)

在实施例5中，进行了各种条件下的加工性的评价。

试样的制造方法与实施例3相同，但关于几个试样，对附着Al合金之前的母材钢板，在表5所述的预热处理温度、在氢气氛中进行1分钟的预热处理。表5中记载了制造条件即Al合金附着前的母材钢板的板厚、预热处理温度、附着的Al合金在每一面上的厚度、叠层体的冷轧后的厚度、叠层体的压下率、Al扩散热处理条件、以及Al扩散热处理后的钢板的平均Al浓度的分析值。加工性的评价也与此前一样，采用拉伸断裂延伸率进行评价。另外，采用X射线衍射，求出与钢板表面平行的{222}晶面集积度、和{200}晶面集积度，并示于表5中。测定方法如前面所述。

在Al扩散热处理后的Al浓度为6.5质量％的场合，叠层体的压下率为0％的比较例10的断裂延伸率为2％，与此相对，在800℃进行预热处理、附着Al后的叠层体的压下率为50％、叠层体的厚度为0.2mm的本发明例69，显示了22％的断裂延伸率。

在Al扩散热处理后的Al浓度为7.5质量％的场合，叠层体的压下率为0％的比较例11的断裂延伸率为1.5，与此相对，在750℃进行预热处理、将附着Al后的叠层体的压下率分别提高为50％、75％、88％、从而将叠层体的厚度分别减薄为0.2、0.1、0.05mm的本发明例70～72，断裂延伸率分别提高至14％、16％、18％。

Al扩散热处理后的Al浓度为8.3质量％的场合，叠层体的压下率为0％的比较例12的断裂延伸率为1％，与此相对，在850℃进行预热处理、将附着Al后的叠层体的压下率分别提高为50％、75％、83％、88％、从而将叠层体的厚度分别减薄为0.2、0.1、0.07、0.05mm的本发明例73～76，断裂延伸率分别提高至13％、14％、15％、16％。

Al扩散热处理后的Al浓度为9质量％的场合，叠层体的压下率为0％的比较例13的断裂延伸率为0.5％，与此相对，在700℃进行预热处理、将附着Al后的叠层体的压下率分别提高为75％、83％、88％、从而将叠层体的厚度分别减薄为0.1、0.07、0.05mm的本发明例77～79，断裂延伸率分别提高至12％、13％、14％。

Al扩散热处理后的Al浓度为9.5质量％的场合，叠层体的压下率为0％的比较例14的断裂延伸率为0.5％，与此相对，在800℃进行预热处理、附着Al后的叠层体的压下率为90％、叠层体的厚度为0.02mm的本发明例80，断裂延伸率提高到11％。

在压下率为0％的试样的场合，断裂延伸率低，为0.5％～2％。在这种场合，{222}晶面集积度不足60％、且{200}晶面集积度超过15％，均不在本发明的范围内。另一方面可以确认，采用本发明的方法制造的高Al钢板已在本发明的下述范围中：与钢板表面平行的{222}晶面集积度为60％以上、和/或{200}晶面集积度为15％以下。

从以上结果可确认：通过对Al合金附着之前的母材钢板进行预热处理，并根据扩散热处理后的平均Al浓度x(质量％)的值，在图1和图2所示的范围内选定叠层体的压下率和冷轧后的板厚，Al扩散热处理后的高Al钢板的断裂延伸率格外提高，显示出断裂延伸率为11％以上的更加优异的加工性。

(实施例6)

在实施例6中，根据是否能够冷轧来评价扩散热处理后的钢板的加工性，此外评价了抗氧化特性。此外，测定冷轧后得到的高Al金属箔的{222}晶面集积度和{200}晶面集积度，与随后进行的金属箔的弯曲加工性的评价相比较。

使用在实施例5中制作的比较例10、11、12、13以及本发明例69、71、74、78的试样，调查了是否能够将扩散热处理后的高Al钢板冷轧到0.02mm厚。如表6所示那样，比较例10、11、12、13的钢板，在轧制到0.02mm之前，以轧制初始为中心断裂数次，轧制加工性明显差。本发明例69、71、74、78的钢板，加工性均优异，因此没有断裂，可轧制到0.02mm厚。

关于经冷轧得到的高Al金属箔的{222}晶面集积度、和{200}晶面集积度，比较例10、11、12、13均不在本发明的范围中。本发明例69、71、74、78的高Al金属箔的{222}晶面集积度、或者{200}晶面集积度在本发明的范围中。通过波纹加工来进行弯曲加工的结果，比较例10、11、12、13的金属箔，在弯曲部上出现很多的裂纹，判定加工性差。本发明例69、71、74、78的金属箔，没有看到裂纹的发生，判定加工性优异。

切取所得到的0.02mm厚的金属箔，在大气中、1100℃下保持，采用直到引起每单位体积的质量增加急剧上升的异常氧化为止的时间来调查箔的抗氧化特性的结果，与含有5质量％的Al浓度的、在通常的炼钢、轧制工艺下可以制造的现有的箔(厚度为10μm)比较，关于直到开始异常氧化为止的时间，6.5％Al的本发明例69提高到5％Al材的2倍，7.5％Al的本发明例71提高到5％Al材的2.9倍，8.3％Al的本发明例74提高到5％Al材的3.7倍，9％Al的本发明例78提高到5％Al材的4.4倍。

如以上所示那样，控制在本发明的范围内而得到的高Al钢板，可容易地通过冷轧加工成薄的金属箔。而且可知，通过冷轧得到的高Al金属箔，其织构也包括在本发明的范围内，具有优异的加工性，因此可容易地进行波纹加工之类的弯曲加工。而且，这些高Al金属箔具有优异的高温抗氧化特性，因此可适用于金属载体等。

(实施例7)

在实施例7中，组装金属载体，调查了结构耐久性以及催化层的附着性。作为箔原材料，准备了将本发明例74的试样轧制到0.03mm的30μm厚的金属箔A。而且，作为比较例，准备了叠层体金属箔B，该叠层体金属箔B是采用热浸镀法，在母材钢板的Al浓度为1.5质量％、其它添加元素等与本发明例74一样的板厚0.36mm的母材钢板的两面上，按每一面为42μm附着90％Si-10％Al合金，不进行扩散热处理就轧制到0.03mm而制成的。将A和B金属箔分别进行波纹加工，涂布Ni系的钎料后将波纹箔和平箔相互重叠进行卷绕，制作成直径80mm的蜂窝结构体。将该蜂窝结构体收纳在由铁素体系不锈钢制成的外筒中，在真空中、1180℃下进行20分钟的热处理，在箔A进行钎焊处理、箔B进行钎焊处理的同时，进行了Al扩散热处理。金属箔A以及B的Al浓度均为8.3质量％。然后，使形成含浸了铂催化剂的γ-Al₂O₃粉的催化层，每隔30分钟就将1200℃和25℃反复的冷热耐久试验进行100小时。使用箔A的金属载体，完全没有异常，但使用箔B的金属载体，箔缺损、或蜂窝状的孔眼被破坏，其周边的催化层缺失。从以上情况可判断，由根据本发明得到的金属箔制成的金属载体，韧性优异，因此结构耐久性以及催化层的耐剥离特性也优异。

在以上实施例中明显看出，根据本发明可得到加工性优异的高Al钢板。该高Al钢板能够容易地加工成各种形状，韧性也高，因此适用于作为例如汽车用排气净化催化剂载体的基材的金属载体等。

产业上的可利用性

通过制造本发明的高Al钢板，扩散热处理后的钢板的加工性格外提高，能够以低成本进行迄今为止难以加工的、具有6.5质量％以上的Al浓度的高Al钢板的加工。根据本发明制造的高Al钢板，其加工性优异，因此能够容易地加工成各种各样的形状，而且，也可以通过冷轧制成薄箔。这些材料在例如要求高温抗氧化性的汽车等的催化剂载体用基材为首的各种耐热用材料等的制造中非常适用。

本发明中表示数值范围的“以上”、“以下”均包括本数。

Claims (32)

1.一种加工性优异的高Al钢板，其Al含量为6.5质量％～10质量％，其特征在于，相对于钢板表面的α-Fe晶体的{222}晶面集积度为60％～95％、和/或{200}晶面集积度为0.01％～15％。

2.根据权利要求1所述的高Al钢板，其特征在于，钢板厚度为0.015mm～0.4mm。

3.一种高Al金属箔，是Al含量为6.5质量％～10质量％、钢板厚度为0.005mm～0.1mm的高Al金属箔，其特征在于，相对于钢板表面的α-Fe晶体的{222}晶面集积度为60％～95％、和/或{200}晶面集积度为0.01％～15％。

4.一种蜂窝结构体，是将金属箔的平箔和波纹箔重叠卷绕而形成的蜂窝结构体，其特征在于，该金属箔的一部分至少为权利要求3所述的高Al金属箔。

5.一种金属载体，是将权利要求4所述的蜂窝结构体和金属制的外筒进行钎焊而制成的。

6.一种金属载体，是将权利要求4所述的蜂窝结构体与金属制的外筒进行钎焊后，担载催化层而制成的。

7.一种加工性优异的高Al钢板的制造方法，其特征在于，对于含有3.5质量％以上但不足6.5质量％的Al的母材钢板，使其至少一面上附着Al或Al合金，形成为含有6.5质量％～10质量％的Al的叠层体，在冷态下对该叠层体赋予加工应变后，在800～1250℃的温度下实施扩散热处理，由此进行控制以使相对于钢板表面的α-Fe晶体的{222}晶面集积度为60％～95％、和/或{200}晶面集积度为0.01％～15％。

8.根据权利要求7所述的高Al钢板的制造方法，其中所述的Al或Al合金的附着方法是对钢板热浸镀Al或Al合金的方法。

9.根据权利要求7所述的高Al钢板的制造方法，其中所述的Al或Al合金的附着方法是对钢板贴合Al或Al合金的箔的方法。

10.根据权利要求7所述的高Al钢板的制造方法，其中所述的冷态下的加工应变赋予方法是冷轧。

11.根据权利要求10所述的高Al钢板的制造方法，所述的冷轧中的叠层体的压下率α(％)为满足下式(a)～(c)的关系的范围，

20≤α≤95       ...(a)

35x-260≤α      ...(b)

6.5≤x           ...(c)

其中，x为扩散热处理后的钢板的平均Al浓度，单位为质量％。

12.根据权利要求10或11所述的高Al钢板的制造方法，冷轧后的叠层体厚度t(mm)为满足下式(d)～(f)的关系的范围，

0.015≤t≤0.4         ...(d)

t≤-0.128x+1.298      ...(e)

6.5≤x                ...(f)

其中，x为扩散热处理后的钢板的平均Al浓度，单位为质量％。

13.根据权利要求7所述的高Al钢板的制造方法，所述的扩散热处理的气氛为非氧化性气氛。

14.一种加工性优异的高Al钢板的制造方法，其特征在于，对于含有3.5质量％以上但不足6.5质量％的Al的母材钢板，预先实施预热处理后，使其至少一面上附着Al或Al合金，形成为含有6.5质量％～10质量％的Al的叠层体，在冷态下对该叠层体赋予加工应变后，在800～1250℃的温度下实施扩散热处理，由此进行控制以使相对于钢板表面的α-Fe晶体的{222}晶面集积度为60％～95％、和/或{200}晶面集积度为0.01％～15％。

15.根据权利要求14所述的高Al钢板的制造方法，其中所述的Al或Al合金的附着方法是对钢板热浸镀Al或Al合金的方法。

16.根据权利要求14所述的高Al钢板的制造方法，其中所述的Al或Al合金的附着方法是对钢板贴合Al或Al合金的箔的方法。

17.根据权利要求14所述的高Al钢板的制造方法，其中所述的冷态下的加工应变赋予方法是冷轧。

18.根据权利要求17所述的高Al钢板的制造方法，所述的冷轧中的叠层体的压下率α(％)为满足下式(a)～(c)的关系的范围，

20≤α≤95         ...(a)

35x-260≤α        ...(b)

6.5≤x             ...(c)

其中，x为扩散热处理后的钢板的平均Al浓度，单位为质量％。

19.根据权利要求17或18所述的高Al钢板的制造方法，所述冷轧后的叠层体厚度t(mm)为满足下式(d)～(f)的关系的范围，

0.015≤t≤0.4      ...(d)

t≤-0.128x+1.298   ...(e)

6.5≤x             ...(f)

其中，x为扩散热处理后的钢板的平均Al浓度，单位为质量％。

20.根据权利要求14所述的高Al钢板的制造方法，所述的扩散热处理的气氛为非氧化性气氛。

21.根据权利要求14所述的高Al钢板的制造方法，所述的预热处理的温度为700～1100℃。

22.根据权利要求14所述的高Al钢板的制造方法，所述的预热处理的气氛为真空、惰性气体气氛或氢气氛之中的至少一种。

23.一种高Al金属箔的制造方法，其特征在于，将采用权利要求7所述的制造方法得到的高Al钢板进一步冷轧。

24.一种高Al金属箔，其特征在于，是由权利要求23所述的制造方法得到的金属箔，该箔厚度为5～100μm。

25.一种蜂窝结构体，是将金属箔的平箔和波纹箔重叠卷绕而形成的蜂窝结构体，其特征在于，该金属箔的一部分为权利要求24所述的高Al金属箔。

26.一种金属载体，是将权利要求25所述的蜂窝结构体和金属制的外筒进行钎焊而制成的。

27.一种金属载体，是将权利要求25所述的蜂窝结构体与金属制的外筒进行钎焊后，担载催化层而制成的。

28.一种高Al金属箔的制造方法，其特征在于，将采用权利要求14所述的制造方法得到的高Al钢板进一步冷轧。

29.一种高Al金属箔，其特征在于，是由权利要求28所述的制造方法得到的金属箔，该箔厚度为5～100μm。

30.一种蜂窝结构体，是将金属箔的平箔和波纹箔重叠卷绕而形成的蜂窝结构体，其特征在于，该金属箔的一部分为权利要求29所述的高Al金属箔。

31.一种金属载体，是将权利要求30所述的蜂窝结构体和金属制的外筒进行钎焊而制成的。

32.一种金属载体，是将权利要求30所述的蜂窝结构体与金属制的外筒进行钎焊后，担载催化层而制成的。

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