CN113383103B - 铁素体系不锈钢板和其制造方法及带Al蒸镀层的不锈钢板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的钢板的成分组成是以质量％计含有C：0.030％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、P：0.040％以下、S：0.010％以下、Cr：11.0～30.0％、Al：8.0～20.0％、Ni：0.05～0.50％、Mo：0.01～6.0％和N：0.020％以下、并且含有选自Zr：0.01～0.20％和Hf：0.01～0.20％中的至少1种，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。

Description

铁素体系不锈钢板和其制造方法及带Al蒸镀层的不锈钢板
技术领域
本发明涉及一种电阻率和耐氧化性优异、并且即使在板厚薄的情况下，翘曲、畸形这样的变形也少的铁素体系不锈钢板和成为该铁素体系不锈钢板的坯材的带Al蒸镀层的不锈钢板。
背景技术
将利用在电阻发热体中流通电流时发生的焦耳热来加热物体的方法称为电阻加热。该方法的从电能向热能的转换效率良好，并且控制装置也简便。由此，该方法在工业用电炉、电热料理机等广泛的领域中被利用。
在该电阻加热中使用的电阻发热体可以分类为以Ni-Cr合金、Fe-Cr合金作为代表的金属发热体和以SiC作为代表的非金属发热体。其中，金属发热体由于与非金属发热体相比加工性优异，可加工成箔材、线材。因此，金属发热体也可应用于窗玻璃、床等薄的部件、手套等施加有弯曲负荷的部件。
作为这样的金属发热体，例如在JIS C 2520中作为电热用合金线和电热用合金带，规定有Ni-Cr合金3种(电热用镍铬线和带中的1～3种)、和Fe-Cr合金2种(电热用铁铬线和带的1～2种)。这里，Ni-Cr合金是以Cr：15～21％、Si：0.75～3％作为主要添加元素的Ni基合金(应予说明，各元素的“％”为质量％，以下是相同的)。Fe-Cr合金是以Cr：17～26％、Al：2～6％、Si：1.5％以下作为主要添加元素的Fe基合金。
其中，Fe-Cr合金，特别是大量含有Al的不锈钢板(以下，也称为含Al的不锈钢板)在高温下的耐氧化性优异，并且与Ni-Cr合金相比是廉价的。由此，含Al的不锈钢板作为电阻发热体广泛被应用。
作为涉及这样的含Al的不锈钢板的技术，例如，专利文献1中公开了如下的内容：“一种含高Al的不锈钢板的制造方法，包括如下的步骤：在含有0.01～0.8％的C≤0.03％、Cr≤30％、Ti、Nb、V或Mo中的1种或2种以上的不锈钢板的至少单面，以成为与所含有的Al量相当的比例的方式重叠Al板，使其在辊间通过并形成层叠压接板，使所得到的层叠压接板在600～1300℃范围的温度下在使Al层不熔融的情况下进行合金化的条件下实施扩散处理”。
另外，专利文献2中公开了如下的方案：“一种Fe-Cr-Al系不锈钢板，其特征在于，以质量％计包含Cr：10％～30％、Al：超过6.5％且15％以下、Ti：0.02％～0.1％、Nb：0.02％～0.3％中的一方或两方，La：0.01％～0.1％、Ce：0.01％～0.1％、P：0.01％～0.05％”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平2-133563号公报
专利文献2：日本特开2004-169110号公报
发明内容
但是，含Al的不锈钢板利用Al提高电阻率。而Al是降低钢的韧性的元素。因此，Al含量越多，热轧、冷轧时越容易产生破裂。
因此，难以利用一般的铸造·轧制法制造Al含量为6.5％以上的不锈钢板。
因此，专利文献1的技术中，准备在成为基底钢板的不锈钢板中的至少一个面重叠Al板的层叠压接板，对该层叠压接板实施规定的热处理(以下也称为扩散热处理)。由此，使Al扩散在不锈钢板中，提高成为最终制品的不锈钢板的Al含量。
另外，专利文献2的技术中，准备在成为基底钢板的不锈钢板的表面附着Al或Al合金的复层板，对该复层板实施规定的扩散热处理(扩散退火)。由此，使Al扩散在不锈钢板中，提高成为最终制品的不锈钢板的Al含量。
然而，在专利文献1和2的技术中，存在扩散热处理时容易产生翘曲、畸形这样的变形的问题。该问题特别是在板厚薄的钢板中很显著。另外，在扩散热处理后得到的钢板中，Al大量地固溶，因此强度大幅度上升。因此，如果扩散热处理时对钢板产生翘曲、畸形这样的变形，则矫正为原来的形状非常困难。并且，在将上述的层叠压接板、复层板加工成规定的部件形状后实施扩散热处理的情况下，存在扩散热处理时产生变形，部件形状变形的问题。
本发明为了解决上述问题而开发，目的在于提供一种电阻率和耐氧化性优异并且即使在板厚薄的情况下翘曲、畸形这样的变形也少的铁素体系不锈钢板及其制造方法。
另外，本发明的目的在于提供一种成为上述的铁素体系不锈钢板的坯材的带Al蒸镀层的不锈钢板。
发明人等为了解决上述课题重复了各种研究。首先，发明人等对在上述的基底钢板(不锈钢板)的表面具有Al板或附着有Al或Al合金的层(以下也称为Al层的)的层叠压接板、复层板，实施扩散热处理时产生翘曲、畸形这样的变形的原因、反复进行了调查·研究。
其结果发现该变形由Al在基底钢板中扩散时的密度变化所引起。
即如果Al在不锈钢板中扩散固溶，则不锈钢板的密度降低，体积增加。在扩散热处理的过程中，基底钢板的表层部的Al含量比中心部的Al含量高，在基底钢板的板厚方向，产生密度不同的状态。另外，如果基底钢板表面的Al附着量不均匀，则即使在基底钢板表面的面内侧向，也产生密度不同的状态。其结果是在钢板内产生应力。不锈钢板、特别是铁素体系不锈钢板因为在高温下的强度不是那么高，因此不能耐受钢板所产生的应力，产生翘曲、畸形这样的变形。
因此，发明人等以上述的见解为基础，为了抑制扩散热处理时产生的、翘曲、畸形这样的变形，进一步进行了反复研究。
其结果得到以下的见解。即如下则有效：
(1)通过将成为基底钢板的铁素体系不锈钢板的成分组成适当地调整，具体而言分别适量含有Zr和Hf中的至少1种和Mo，从而在确保耐氧化性的同时提高基底钢板在高温下的强度，以及
(2)通过利用蒸镀法形成基底钢板表面的Al层，并且适当地控制其厚度，从而消除基底钢板表面下的Al附着量的不均匀状态。
而且，通过对同时满足上述(1)和(2)的条件的带Al蒸镀层的不锈钢板实施规定的扩散热处理，从而即使在电阻率和耐氧化性优异且板厚薄的情况下也可得到翘曲、畸形这样的变形少的铁素体系不锈钢板。
本发明基于上述的情况进一步进行研究而完成。
即，本发明的要旨构成如下所述。
1.一种铁素体系不锈钢板，具有如下的成分组成：以质量％计含有C：0.030％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、P：0.040％以下、S：0.010％以下、Cr：11.0～30.0％，Al：8.0～20.0％、Ni：0.05～0.50％、Mo：0.01～6.0％和N：0.020％以下，并且含有选自Zr：0.01～0.20％和Hf：0.01～0.20％中的至少1种，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，板厚为100μm以下。
2.根据所述1所述的铁素体系不锈钢板，其中，所述成分组成以质量％计进一步含有选自REM：0.01～0.20％、Cu：0.01～0.10％、Ti：0.01～0.50％、Nb：0.01～0.50％、V：0.01～0.50％、W：0.01～6.0％、B：0.0001～0.0050％、Ca：0.0002～0.0100％和Mg：0.0002～0.0100％中的1种或2种以上。
3.一种带Al蒸镀层的不锈钢板，具有基底钢板和该基底钢板的表面的Al蒸镀层，所述基底钢板是板厚：100μm以下的、具有如下成分组成的铁素体系不锈钢板：以质量％计含有C：0.030％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、P：0.040％以下、S：0.010％以下、Cr：11.0～30.0％、Al：4.0～6.5％、Ni：0.05～0.50％、Mo：0.01～6.0％和N：0.020％以下，并且含有选自Zr：0.01～0.20％和Hf：0.01～0.20％中的至少1种，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，
另外，上述Al蒸镀层的每单面当中的厚度为0.5～10.0μm。
4.根据上述3所述的带有Al蒸镀层的不锈钢板，其中，上述基底钢板的成分组成还以质量％计进一步含有选自REM：0.01～0.20％、Cu：0.01～0.10％、Ti：0.01～0.50％、Nb：0.01～0.50％、V：0.01～0.50％、W：0.01～6.0％、B：0.0001～0.0050％、Ca：0.0002～0.0100％和Mg：0.0002～0.0100％中的1种或2种以上。
5.一种铁素体系不锈钢板的制造方法，是用于制造上述1或2所述的的铁素体系不锈钢板的方法，对上述3或4所述的带有Al蒸镀层的不锈钢板实施在600℃～1300℃的温度区域中保持1分钟以上的热处理。
根据本发明，可得到电阻率和耐氧化性优异且即使在板厚薄的情况下也翘曲、畸形这样的变形少的铁素体系不锈钢板。
另外，本发明的铁素体系不锈钢板因为特别是在高温下的耐氧化性优异，因此即使作为设置在汽车等排气净化装置之前的排气升温装置的发热体、电炉、电热料理器的发热体以及催化剂载体也能很好地使用。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的铁素体系不锈钢板的示意图。
图2是本发明的一实施方式所涉及的带有Al蒸镀层的不锈钢板的示意图。
具体实施方式
基于以下的实施方式，说明本发明。
首先，对本发明的一实施方式所涉及的铁素体系不锈钢板(参照图1，应予说明，图中符号1为铁素体系不锈钢板)的成分组成进行说明。应予说明，成分组成的单位均为“质量％”，以下只要没有特别说明，简称为“％”。
C：0.030％以下
如果C含量超过0.030％，则钢板的韧性降低，由此难以制造板厚为100μm以下的带有Al蒸镀层的不锈钢板的基底钢板(以下，也简称为基底钢板)。应予说明，带有Al蒸镀层的不锈钢板是用于制造本发明的一实施方式所涉及的铁素体系不锈钢板的坯材。因此，C含量为0.030％以下。优选为0.020％以下，更优选为0.010％以下。C含量的下限没有特别限定，C含量优选为0.001％以上。
Si：1.0％以下
Si有提高铁素体系不锈钢板的电阻率的趋势。Si的每单位质量％的电阻率的提高效果几乎与Al几乎相同。从得到这样的效果的观点考虑，Si含量优选为0.01％以上。更优选为0.10％以上。然而，如果Si含量超过1.0％，则钢过度固化，不易制造基底钢板。因此，Si含量为1.0％以下。优选为0.50％以下，更优选为0.20％以下。
Mn：1.0％以下
如果Mn含量超过1.0％，钢的耐氧化性降低。因此，Mn含量为1.0％以下。优选为0.50％以下，更优选为0.15％以下。但是，如果Mn含量小于0.01％，则不易进行精炼，Mn含量优选为0.01％以上。
P：0.040％以下
如果P含量超过0.040％，则钢的韧性和延展性降低，难以制造基底钢板。因此，P含量为0.040％以下。优选为0.030％以下。P含量的下限并没有特别限定，过度的脱P导致成本的上升。因此，P含量优选为0.005％以上。
S：0.010％以下
如果S含量超过0.010％，则热加工性降低，不易制造基底钢板。因此，S含量为0.010％以下。优选为0.004％以下，更优选为0.002％以下。S含量的下限没有特别限定，过度的脱S导致成本的上升。因此，S含量优选为0.0005％以上。
Cr：11.0～30.0％
Cr是为了确保高温下的耐氧化性方面必须的元素。另外，虽然比Al和Si效果小，但具有提高电阻率的趋势。这里，如果Cr含量小于11.0％，则无法充分确保高温下的耐氧化性。另一方面，如果Cr含量超过30.0％，则制造过程中的板坯、热轧钢板的韧性降低，难以进行基底钢板的制造。因此，Cr含量为11.0～30.0％。优选为15.0％以上，更优选为18.0％以上。另外，优选为26.0％以下，更优选为22.0％以下。
Al：8.0～20.0％
Al具有提高电阻率的效果。另外，Al在作为电阻发热体使用时还具有在高温下生成以Al2O3作为主成分的氧化皮膜而提高耐氧化性的效果。这里，为了实现所希望的高电阻率，需要将Al含量设为8.0％以上。另一方面，如果Al含量超过20.0％，则钢脆化，不易将钢板加工成规定的部件形状。因此，Al含量设为8.0～20.0％。优选为9.0％以上。另外，优选为15.0％以下，更优选为12.5％以下。
Ni：0.05～0.50％
Ni具有提高制造电阻发热体时的钎焊性的效果。从得到这样的效果的观点考虑，Ni含量设为0.05％以上。另一方面，Ni是使奥氏体组织稳定化的元素。因此，如果Ni含量变多、特别是超过0.50％时，作为电阻发热体使用时容易生成奥氏体组织。即，在作为电阻发热体使用时，进行高温下的氧化，如果钢中的Al枯竭，则容易生成奥氏体组织。如果生成奥氏体组织，则部件的热膨胀系数变化，其结果，由导致部件的断裂等的不良情况。因此，Ni含量为0.50％以下。优选为0.20％以下。
Mo：0.01～6.0％
Mo具有通过增加高温下的强度，从而在扩散热处理时抑制基底钢板的翘曲、畸形这样的变形的产生的效果。另外，Mo也有助于将铁素体系不锈钢板用作电阻发热体时的寿命的延长。这些效果在Mo含量为0.01％以上时得到。另一方面，如果Mo含量超过6.0％，加工性降低。因此，Mo含量设为0.01～6.0％。优选为0.10％以上，更优选为1.00％以上。另外，优选为4.00％以下，更优选为1.50％以下。
N：0.020％以下
如果N含量超过0.020％，则韧性降低，不易制造基底钢板。因此，N含量设为0.020％以下。优选为0.010％以下。N含量的下限没有特别限定，过度的脱N导致成本的上升。因此，N含量优选为0.001％以上。
选自Zr：0.01～0.20％和Hf：0.01～0.20％中的至少1种
Zr和Hf改善在作为电阻发热体使用时在高温生成的Al2O3的密合性。特别是Zr和Hf在反复产生氧化的环境下，提高该Al2O3皮膜的耐剥离性，由此具有提高耐氧化性的效果。另外，Zr和Hf通过降低Al2O3的生长速度，从而具有延长作为电阻发热体使用时的寿命的效果。从得到这些效果的观点考虑，Zr和Hf含量分别为0.01％以上。然而，如果Zr和Hf含量分别超过0.20％，则可能与Fe等形成金属间化合物而降低韧性。
因此，Zr和Hf的含量优选为0.01～0.20％。优选为0.02％以上。另外，优选为0.15％以下。更优选为0.10％以下。
应予说明，可以含有Zr和Hf中的一方，也可以含有Zr和Hf这两方。但是在含有Zr和Hf这两方的情况下，优选将Zr和Hf的合计的含量设为0.20％以下。更优选为0.15％以下。
以上，对基本成分进行了说明，但在上述的基本成分的基础上，还可适当地含有选自REM：0.01～0.20％、Cu：0.01～0.10％、Ti：0.01～0.50％、Nb：0.01～0.50％、V：0.01～0.50％、W：0.01～6.0％、B：0.0001～0.0050％、Ca：0.0002～0.0100％和Mg：0.0002～0.0100％中的1种或2种以上。
REM：0.01～0.20％
REM是指Sc、Y和镧系元素(La、Ce、Pr、Nd、Sm等原子编号57～71的元素)。REM改善在用作电阻发热体时在高温下生成的Al2O3皮膜的密合性。特别是REM在反复发生氧化的环境下，具有提高该Al2O3皮膜的耐剥离性的效果。该效果在REM含量(上述Sc、Y和镧系元素的合计含量)为0.01％以上时得到。另一方面，如果REM含量超过0.20％，则热加工性降低，不易制造基底钢板。因此，在含有REM的情况下，其含量为0.01～0.20％。更优选为0.03％以上。另外，更优选为0.10％以下。应予说明，作为REM，可以含有上述的Sc、Y和镧系元素中的1种元素，也可以同时含有2种以上的元素。
Cu：0.01～0.10％
Cu具有在钢中析出而提高高温强度的效果，因此，根据需要可含有0.01％以上。然而，如果Cu含量超过0.10％，则导致钢韧性的降低。因此，在含有Cu的情况下，其含量为0.01～0.10％。
Ti：0.01～0.50％
Ti具有与钢中的C、N结合而提高韧性的效果和提高耐氧化性的效果。因此，Ti根据需要含有0.01％以上。然而，如果Ti含量超过0.50％，则用作电阻发热体时在高温下生成的Al2O3皮膜中大量混入Ti氧化物。其结果，导致高温下的耐氧化性的降低。因此，在含有Ti的情况下，其含量为0.01～0.50％。更优选为0.05％以上。另外，更优选为0.20％以下。
Nb：0.01～0.50％
Nb是具有与钢中的C、N结合而提高韧性的效果。因此，Nb根据需要含有0.01％以上。然而，如果Nb含量超过0.50％，则在用作电阻发热体使用时在高温下生成的Al2O3皮膜中大量混入Nb氧化物。其结果，导致高温下的耐氧化性的降低。因此在含有Nb的情况下，其含量为0.01～0.50％。更优选为0.05％以上。另外，更优选为0.15％以下。
V：0.01～0.50％
V是具有与钢中的C、N结合而提高韧性的效果。因此，V可根据需要含有0.01％以上。然而，如果V含量超过0.50％，则作为电阻发热体使用时在高温下生成的Al2O3皮膜中，大量混入V氧化物。其结果，导致高温下的耐氧化性的降低。由此，在含有V的情况下，其含量设为0.01～0.50％。更优选为0.05％以上。另外，更优选为0.10％以下。
W：0.01～6.0％
W具有通过增加在高温下的强度而在扩散热处理时抑制基底钢板的翘曲、畸形这样的变形的产生的效果。另外，W也有助于将铁素体系不锈钢板用作电阻发热体时的寿命的延长。这些效果可在W含量为0.01％以上时得到。另一方面，如果W含量超过6.0％，则加工性降低。因此，在含有W的情况下，其含量为0.01～6.0％。更优选为0.5％以上。另外，更优选为5.0％以下。
应予说明，在同时含有Mo和W的情况下，从防止加工性的降低的观点考虑，优选将Mo和W的合计含量设为6.0％以下。
B：0.0001～0.0050％
B是具有强化钢的晶界并防止在基底钢板的制造过程中的热轧的破裂的效果。该效果在B含量为0.0001％以上时得到。另一方面，如果B含量超过0.0050％，则导致耐氧化性的降低。因此，在含有B的情况下，其含量为0.0001～0.0050％。更优选为0.0010％以上。另外，更优选为0.0040％以下。
Ca:0.0002～0.0100％、Mg：0.0002～0.0100％
适量的Ca或Mg具有通过提高用作电阻发热体时所形成的Al2O3皮膜对钢的密合性和减少生长速度而提高耐氧化性的效果。该效果在Ca含量为0.0002％以上，Mg含量为0.0002％以上时得到。更优选为Ca含量为0.0005％以上，Mg含量为0.0015％以上。进一步优选Ca含量为0.0010％以上。并且，如果过度地添加这些元素，则导致韧性的降低、耐氧化性的降低。因此，在含有Ca和Mg的情况下，Ca含量和Mg含量均为0.0100％以下。更优选为0.0050％以下。
应予说明，上述以外的成分为Fe和不可避免的杂质。
另外，本发明的一实施方式所涉及的铁素体系不锈钢板的板厚为100μm以下。在将铁素体系不锈钢板用于搭载在排气净化装置之前的排气升温装置等电阻发热体的情况下，为了减少背压和增加电阻发热体与排气的接触面积，优选为板厚薄。另外，在作为电热料理器等发热体使用的情况下，减少截面积，增大表面积，换言之，板厚越薄，加热效率越提高。优选的板厚为80μm以下。
另外，对于下限，没有特别限定，为了确保强度，优选设为20μm以上。
接下来，对成为用于制造上述的铁素体系不锈钢板的坯材的、带有Al蒸镀层的不锈钢板(参照图2，应予说明，图中符号2为带有Al蒸镀层的不锈钢板，3为基底钢板，4为Al蒸镀层)进行说明。
首先，对带有Al蒸镀层的不锈钢板的基底钢板进行说明。
带有Al蒸镀层的不锈钢板的基底钢板是板厚：100μm以下的铁素体系不锈钢板(坯材铁素体系不锈钢板)，具有如下的成分组成：以质量％计含有C：0.030％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、P：0.040％以下、S：0.010％以下、Cr：11.0～30.0％、Al：4.0～6.5％、Ni：0.05～0.50％、Mo：0.01～6.0％以及N：0.020％以下，并且含有选自Zr：0.01～0.20％和Hf：0.01～0.20％中的至少1种，
任意地含有选自REM：0.01～0.20％、Cu：0.01～0.10％、Ti：0.01～0.50％、Nb：0.01～0.50％、V：0.01～0.50％、W：0.01～6.0％、B：0.0001～0.0050％、Ca：0.0002～0.0100％和Mg：0.0002～0.0100％中的1种或2种以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。
以下，对带有Al蒸镀层的不锈钢板的基底钢板的成分组成进行说明。应予说明，成分组成的单位均为“质量％”，以下只要没有特别说明，仅示为“％”。另外，在带有Al蒸镀层的不锈钢板的基底钢板的成分组成中，Al以外的元素的含量可以与上述本发明的一实施方式所涉及的铁素体系不锈钢板相同，因此这里省略说明。
Al：4.0～6.5％
如果Al含量超过6.5％，则钢的韧性降低，难以制造基底钢板。另一方面，如果基底钢板的Al含量小于4.0％，则蒸镀所需时间变长，生产率降低。因此，带Al蒸镀层的不锈钢板的基底钢板的Al含量为4.0～6.5％。优选为5.0％以上。另外，优选为6.0％以下。
另外，带有Al蒸镀层的不锈钢板的基底钢板的板厚为100μm以下。优选为80μm以下。另外，下限优选为20μm以上。
接下来，对带有Al蒸镀层的不锈钢板的、形成于基底钢板的表面的Al蒸镀层进行说明。
Al蒸镀层由Al和不可避免的杂质构成，利用蒸镀法形成于基底钢板的一个表面或两面。
这里，Al蒸镀层的厚度需要单面当中为0.5～10.0μm。
即，如果Al蒸镀层的厚度每单面当中小于0.5μm，则在基底钢板中扩散的Al不足。因此，在成为最终制品的铁素体系不锈钢板中，无法得到所希望的Al含量。另一方面，如果Al蒸镀层的厚度超过10.0μm，则扩散在基底钢板中的Al过度变多，则可能在扩散热处理时导致基底钢板的变形。另外，蒸镀所需的时间变长，生产率降低。
因此，Al蒸镀层的厚度每单面当中为0.5～10.0μm。优选为1.0μm以上。另外，优选为5.0μm以下。
另外，Al蒸镀层的厚度根据以下的方法测定。
即，从带有Al蒸镀层的不锈钢板切出宽度：10mm，长度：15mm的试验片，以长度方向(轧制方向)截面露出的方式埋入于树脂，对该截面进行镜面研磨。接下来，利用扫描式电子显微镜(SEM)以5000倍的倍率观察该截面，对于每个单面，在从试验片的长度方向(轧制方向)中心位置到长度方向(轧制方向)以1mm间隔、5个位置，测定Al蒸镀层的厚度(从Al蒸镀层和基底钢板的界面到Al蒸镀层的表面的距离)。将这些测定值的平均值设为带有该Al蒸镀层的不锈钢板的Al蒸镀层的厚度。
应予说明，带有Al蒸镀层的不锈钢板的Al蒸镀层可以不仅设置于基底钢板的单面，也可以设置于两个面。
接下来，对本发明的一实施方式所涉及的铁素体系不锈钢板的制造方法进行说明。
本发明的一实施方式所涉及的铁素体系不锈钢板是，
·对上述带有Al蒸镀层的不锈钢板实施在600℃～1300℃的温度区域下保持1分钟以上的热处理(扩散热处理)；
·由此，使在带有Al蒸镀层的不锈钢板的基底钢板中扩散包含于Al蒸镀层的Al，可将基底钢板中的Al含量提高到8.0％以上而进行制造。
应予说明，从使扩散的Al均质化的观点考虑，优选在900℃～1200℃的温度区域下保持10分钟以上。保持时间的上限并没有特别限定，从生产率等观点考虑优选为120分钟以下。
另外，关于热处理的气氛，在大气中是没有问题的，为了减少由氧化引起的Al的消耗，优选在1×10-1Pa以下的真空中在Ar等不活性气氛、N2气氛、H2和N2的混合气氛等非氧化性气氛中进行。
应予说明，该热处理可以在将钢板加工成最终部件前进行，也可以在加工成电阻发热体等规定形状后进行。
另外，在电阻发热体等部件的制造过程中进行高温下的钎焊处理的情况或者部件的使用温度超过900℃等情况下，可以将这些升温作为上述的热处理(扩散热处理)进行代替。
另外，上述的带有Al蒸镀层的不锈钢板例如可以如下制造。
即，将具有上述的成分组成(带有Al蒸镀层的不锈钢板的基底钢板的成分组成)的钢水利用转炉、电炉、真空溶解炉等公知的方法进行熔炼，利用连续铸造法或铸造-开坯法形成板坯。
接着，对该板坯实施轧制加工，形成成为基底钢板的铁素体系不锈钢板。
轧制加工方法没有特别限定，可根据常用方法进行。例如可举出对板坯实施热轧而形成热轧钢板，对该热轧钢板实施冷轧和冷轧板退火的方法；对板坯实施热轧而形成热轧钢板，对该热轧钢板实施热轧板退火后实施冷轧的方法等。应予说明，冷轧板退火和冷轧板退火是任意的工序，可以进行这两者，也可以仅进行一者，还可以不进行这两者。另外，热轧、热轧板退火、冷轧和冷轧板退火的条件没有特别限定，可以依照常用方法进行。
例如，将板坯在1100～1250℃下加热1～24小时后，利用热轧形成板厚：2.0～6.0mm左右的热轧钢板，其后，根据需要，利用酸洗、机械研磨实施脱氧化皮，并且实施冷轧和冷轧板退火，得到成为基底钢板的规定板厚的铁素体系不锈钢板(坯材铁素体系不锈钢板)。
接着，对成为基底钢板的铁素体系不锈钢板实施Al蒸镀，形成带有Al蒸镀层的不锈钢板。
作为蒸镀方法，可使用真空蒸镀法、溅射法等已知的PVD法，优选使用真空蒸镀法。蒸镀条件可按照常用方法进行。
应予说明，Al蒸镀层的厚度例如可如下进行控制。即对进行Al蒸镀的基底钢板的区域的一部分贴附10mm见方的模膜胶带，进行Al蒸镀处理后，从基底钢板剥离模膜胶带。接着，使用接触式表面粗糙度测定器，求出蒸镀部(未贴附模膜胶带的区域)和未蒸镀部(贴附了模膜胶带的区域)的高度的差，将该高度之差设为Al蒸镀层的厚度。在使Al蒸镀的处理时间变化的同时实施多次相同的操作，求出处理时间与蒸镀的Al蒸镀层的厚度的关系。根据这样得到的关系，计算用于得到所希望的Al蒸镀厚的处理时间，由此可控制Al蒸镀层的厚度。
另外，Al蒸镀可以利用批处理式的炉处理切断为适当的大小的基底钢板，但如果考虑生产率，则优选使用可连续地处理钢带(箔带)的连续式蒸镀装置。
应予说明，可以在加工成规定的部件形状后进行Al蒸镀，但在形状复杂的情况下，也存在不易在表面整体形成均匀的Al蒸镀层的情况下。因此，优选对加工前的基底钢板或钢带(箔带)实施Al蒸镀。
实施例
将利用50kg小型真空溶解炉熔炼的成为表1所示的成分组成的板坯(剩余部分为Fe和不可避免的杂质)加热到1200℃后，在900～1200℃的温度区域进行热轧，形成板厚：2.0mm的热轧钢板。应予说明，在表1中的钢符号N中，在热轧时产生破裂，因此不进行其后的评价。接着，对得到的热轧钢板在大气中在900℃、1分钟的条件下进行热轧板退火，利用酸洗除去表面氧化皮后，进行冷轧而形成板厚：0.3mm的冷轧钢板。
针对该冷轧钢板，在H2和N2的混合气氛(以体积比计H2：N2＝75：25)中，实施在900℃下保持20秒钟的冷轧板退火后，实施冷轧得到表2所示的板厚的基底钢板(坯材铁素体系不锈钢板)。
接着，从得到的基底钢板切出长度300mm、宽度100mm的试验片，利用真空蒸镀法，在该试验片的两面形成表2所示的厚度(每单面当中的厚度)的Al蒸镀层，得到带有Al蒸镀层的不锈钢板。应予说明，Al蒸镀层的厚度利用上述的方法并使用SEM进行测定。
接着，对如上述那样得到的带有Al蒸镀层的不锈钢板分别实施热处理(扩散热处理)，得到成为最终制品的铁素体系不锈钢板。以下，在没有特别标注的情况下，“铁素体系不锈钢板”这样的标注是指“成为最终制品的铁素体系不锈钢板”。
应予说明，该热处理均在1×10-1Pa以下的真空中在1100℃下保持30分钟，直接进行炉冷而进行。
对如此得到铁素体系不锈钢板的成分组成，通过从该铁素体系不锈钢板的一部分采取切粉进行湿式分析而测定。将测定结果示于表3。应予说明，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。
另外，对如此得到的铁素体系不锈钢板和带有Al蒸镀层的不锈钢板，按照以下的要领评价(1)基于热处理的变形、(2)加工性、(3)电阻率和(4)耐氧化性。将评价结果示于表4。
(1)热处理时的变形
热处理时的变形(由翘曲、畸形引起的变形)如下所述进行评价。即，从热处理前的带有Al蒸镀层的不锈钢板，切出长度：30mm，宽度：10mm的3片试验片，对这些试验片，实施模拟了扩散热处理的热处理(1.0×10-1Pa以下的真空中，在1100℃下保持30分钟，直接进行炉冷的热处理)。
接着，测定热处理后的各试验片的宽度方向中央的长度，利用下式求出形状变化率。[形状变化率(％)]＝([热处理后的试验片的长度(mm)]-[热处理前的试验片的长度(mm)])/[热处理前的试验片的长度(mm)]×100
并且，计算3片试验片的形状变化率的平均值，如果形状变化率为±3％以下，则评价为○(良好)，如果超过±3％，则评价为×(不良)。
(2)加工性
加工性是对上述的铁素体系不锈钢板实施通常对用于汽车的排气净化装置的金属用发热体进行的赋予波纹的加工而进行评价的。
即通过在最大弯曲半径：0.5mm、波间距：2.0mm、波高度：2.0mm的齿轮状辊2根之间通过，对上述的铁素体系不锈钢板(长度：80mm，宽度：50mm)施加赋予波纹的加工。将在不产生破断、裂纹的情况下可加工的情况评价为○(良好)、将产生破断、裂纹的情况评价为×(不良)。
(3)电阻率
电阻率利用由JIS C 2525规定的4端子法进行测定。
即，从上述的铁素体系不锈钢板，切出各5片10mm×80mm的试验片，测定体积电阻率。并且，将这些平均值设为该铁素体系不锈钢板的体积电阻率，按照以下的基准进行评价。
◎(合格、特别优异)：体积电阻率超过170μΩ·cm
○(合格、优异)：体积电阻率为超过142μΩ·cm且170μΩ·cm以下
×(不合格、不良)：体积电阻率为142μΩ·cm以下
(4)耐氧化性
耐氧化性是利用在高温的大气中保持的氧化试验进行评价的。
即，从上述铁素体系不锈钢板，采取2片宽度：20mm×长度：30mm的试验片，在大气气氛中在1100℃下进行400小时氧化的处理，测定处理前后的氧化增量(在氧化处理前后的试验片的质量变化量除以氧化处理前的试验片的表面积得到的值)。并且，将各试验片的氧化增量的平均值作为该铁素体系不锈钢板的氧化增量，按照以下的基准进行评价。
◎(合格、特别优异)：氧化增量为8.0g/m2以下
○(合格、优异)：氧化增量为超过8.0g/m2且12.0g/m2以下
×(不合格、不良)：氧化增量超过12.0g/m2或产生皮膜剥离
Figure BDA0003195924990000161
[表2]
Figure BDA0003195924990000171
Figure BDA0003195924990000181
[表4]
Figure BDA0003195924990000191
由表4可知发明例中由热处理引起的变形少，另外，加工性、电阻率、耐氧化性也优异。
另一方面，比较例中均在热轧时产生破裂无法制成试验片，或者热处理时的变形、加工性、电阻率和耐氧化性中的至少一个不充分。
应予说明，对于No.6，在扩散热处理后，钢板显著变脆，无法采取规定的试验片，因此省略(3)电阻率和(4)耐氧化性的评价。
符号说明
1：铁素体系不锈钢板
2：带有Al蒸镀层的不锈钢板
3：基底钢板
4：Al蒸镀层

Claims (5)

1.一种铁素体系不锈钢板，是以带有Al蒸镀层的不锈钢板作为坯材，所述带有Al蒸镀层的不锈钢板具有基底钢板和在该基底钢板的表面的一侧当中的厚度为0.5～10.0μm的Al蒸镀层，
并且，向所述基底钢板中扩散所述Al蒸镀层所含的Al而使Al含量提高至8.0质量％以上，
并且，具有如下的成分组成：以质量%计含有C：0.030%以下、Si：1.0%以下、Mn：1.0%以下、P：0.040%以下、S：0.010%以下、Cr：11.0～30.0%、Al：8.0～20.0%、Ni：0.05～0.50%、Mo：0.01～6.0%和N：0.020%以下，并且含有选自Zr：0.01～0.20%和Hf：0.01～0.20%中的至少1种，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，板厚为100μm以下。
2.根据权利要求1所述的铁素体系不锈钢板，其中，所述成分组成以质量%计进一步含有选自REM：0.01～0.20%、Cu：0.01～0.10%、Ti：0.01～0.50%、Nb：0.01～0.50%、V：0.01～0.50%、W：0.01～6.0%、B：0.0001～0.0050%、Ca：0.0002～0.0100%和Mg：0.0002～0.0100%中的1种或2种以上。
3.一种带Al蒸镀层的不锈钢板，具有基底钢板和该基底钢板的表面的Al蒸镀层，所述基底钢板的板厚：100μm以下，并且，以质量%计含有C：0.030%以下、Si：1.0%以下、Mn：1.0%以下、P：0.040%以下、S：0.010%以下、Cr：11.0～30.0%、Al：4.0～6.5%、Ni：0.05～0.50%、Mo：0.01～6.0%和N：0.020%以下，并且含有选自Zr：0.01～0.20%和Hf：0.01～0.20%中的至少1种，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，
并且，所述Al蒸镀层是通过蒸镀法来形成的，其每单面当中的厚度为0.5～10.0μm。
4.根据权利要求3所述的带Al蒸镀层的不锈钢板，其中，所述基底钢板的成分组成以质量%计进一步含有选自REM：0.01～0.20%、Cu：0.01～0.10%、Ti：0.01～0.50%、Nb：0.01～0.50%、V：0.01～0.50%、W：0.01～6.0%、B：0.0001～0.0050%、Ca：0.0002～0.0100%和 Mg：0.0002～0.0100%中的1种或2种以上。
5.一种铁素体系不锈钢板的制造方法，是用于制造权利要求1或2所述的铁素体系不锈钢板的方法，是对权利要求3或4所述的带Al蒸镀层的不锈钢板实施在600℃～1300℃的温度区域保持1分钟以上的热处理 。
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