JPH0336241A

JPH0336241A - モノリス用耐熱鋼

Info

Publication number: JPH0336241A
Application number: JP17069189A
Authority: JP
Inventors: Eikichi Kawai; 河合　栄吉
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1991-02-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、耐熱耐酸化性等を維持しつつ加工性を向上さ
せたモノリス用耐熱鋼に関する。本発明は、排気ガス浄
化装置として用いられるモノリス型触媒装置のハニカム
構造体に利用される。

〔従来の技術〕

従来の自動車排ガス用モノリス触媒にはセラミックス製
のものと金属製のものがある。セラミックス製のものは
セラミックスをハニカム状に焼成したものを担体とし、
この担体にｒ−Ａｌ２Ｏ２、Ｐｔ等の触媒金属を保持さ
せたものである。しかし、このセラミックス製モノリス
は機械的な衝撃に弱く、排気抵抗が大きい等の欠点があ
るので、近時は金属製モノリスが注目されている。

モノリス用耐熱鋼としては、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系電熱材
（２０Ｃｒ−６Ａ　Ｉ）が知られており、これを用いた
モノリス触媒コンバータは、通常、この耐熱鋼を数十μ
ｍの厚さの箔に圧延し、この箔を波板状に加工したもの
と平板とを交互に積層するか、ロール状に巻く等して、
ハニカム構造体としてこれを金属筒に収めたものを基体
とｊ２、高温酸化によってＡｌ□０３皮膜を生ぜしめた
ｂのに、Ｐｔ等の触媒全屈を担持させたｒ　　Ａ　ｌ　
２　Ｃ：）３をコーティング゛によりイ；１着させるも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記モノリス用耐熱鋼ｊは、未だ高温耐食性が十分でな
い。即ち、触媒コンバータは１ｏ００を前後の排ガスに
より加熱と冷却が繰り返されるので、箔全体が酸化され
ハニカム構造体がセル方向に５〜１０％も膨れてハニカ
ム構造体が金属筒から前後にはみ出ず。そのため、ハニ
カム構造体し、触媒金属を担持したコーティングが剥離
し、触媒コノバークの寿命が短くなる。

また、耐ガス腐食性（９５０℃排気ガス中）、耐冷熱耐
久性（１０００℃と常温の加熱冷却の繰り返し）、面４
高温酸化性（１１００ｔ：、」ミｊ、下、耐酸化性とい
う）も十分でなく、嗣ガス腐食性では３（）時間で、耐
冷熱耐久性は２００回で、耐酸化性は１５０時間でそれ
ぞれ累常酸化により、ハニカム構造体を構成する箔の表
面にこぶ状の酸化スケールを生じ、コーティングの剥離
と通気性の阻害を起こすという不都合がある。

本発明は、従来のモノリス用耐熱鋼の前記のごとき問題
点を解消するとともに、この従来の問題点を解消するた
めになされた、本発明者等による未公開先願（特願昭６
３−３３１９１５号）の欠点である加工性をも解消する
ものであり、耐熱耐酸化性とともに加工性にも優れるモ
ノリス用耐熱鋼を提供することを目的とする。本発明は
、具体的には耐ふくれ性（１１００℃、ｌ０００時間）
が１％以下、耐ガス腐食性が１０００時間以上、耐冷熱
耐久性が１０００回以上、耐酸化性が１０００時間以上
、良好な熱間冷間加工性の要求特性をすべて満足するも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、前記の課題を解決するため鋭意研究を重
ねた結果、以下の新たな知見を得て本発明は完膚したも
のである。即ち、Ｌ　ａとＣｅを複合添加すると、耐ふ
くれ性が著しく改善され、耐ガス耐食性はＣｒ添加量の
増加と希土類の添加により改善され、耐酸化性について
はＣｒとＡｌ１４加量の増加と前記希土類の添加及びＴ
ｉ；の低減により改善され、耐冷熱耐久性は前記希土類
、髄にＣｅの添加により向上し、更に加工性はＨｆの添
加により改善されることが見出された。

本第１発明のモノリス用心４熱鋼（第１発＋＋＋＋　１
ｉｌｉ１１）は、重量比でＣ；０．３０％（以下、単に
％という）以下、Ｓｉ；１．５％以下、Ｍｎ；１．５％
以下、Ｃｒ　；　１９．０〜２５．０％、へ１５０〜８
．０％、Ｃｅ　；　；Ｏ］〜０．５０％、Ｉ−。

ａ；０．０１〜０．５０％、Ｃｅ＋Ｌａ：０．０２〜０
．８０％、１−Ｉｆ　：　［］、　　００５〜０．１％
を含有し、残部Ｆｅと不純物元素からなることを特徴と
する。

本第２発明のモノリス用耐熱鋼（第２発明鋼）は、前記
第１発明鋼の組成に加えて、更に、ＴＩを０．０４％以
下に限定したことを特徴とする。

本第３発１男鋼（ま、第２発明鋼の冷間加二［性を改善
するため、更にＣｏ　；　０．　０５〜２．　　（］％
、Ｎ；０．１０〜２．０％、Ｖ：０．０５〜（）、２０
％を含有することを特徴とする。

本第４発明鋼は、第２発明鋼の熱間冷間加工性を一層改
善するため、更にＺｒ；０．００５〜０１％を含有する
ことを特徴とする。

〔作用〕

本発明のモノリス周面４熱鋼はＣｅ及びＬａを複合添加
することにより、耐ふくれ性が著しく改善され、１１０
０℃で１０００時間のふくれが１％未満になる。また、
Ｃｒ含有量を高め、Ｃｅ及びＬａを添加したことにより
、耐ガス腐食性が改善され、９５０℃のｕｌ、ガス中■
０００時間以」二になるまで異常酸化が起こらない。

また、ＡＩ及びＣ「の含有量を増加したことにより、十
分な耐酸化性を与える厚さのＡ　Ｉ　２０３が生成する
。更に、添加されたＣｅ及びＬａはＡｌ２Ｏ３皮膜を安
定化する。そのため、１１００℃で１０００時間以上保
持しても異常酸化が起こらない。耐冷熱耐久性は前記希
土類特にＣｅの添加により、著しく改善され、１０００
℃と常温の加熱冷却の繰り返し数が１０００回以上にな
るまで、異常酸化による膨れが生じない。

また、Ｈｆの添加により、こば割れがしにくくなり、ま
た冷間曲げ回数も２０回以上で、らぎれの発生も少なく
冷間加工性が改羨される。更に、Ｚｒの添加も同様の効
果がある。

本発明の化学成分の組成範囲の限定理由について、以下
に説明する。

Ｃは鋼中に不可避的に含有される元素であり、高すぎる
と組成がマルテンサイト化してしまう。

また、含有されるＣｒと炭化物が形成されると面４腐食
性を低下させるので、低ければ低いほど良く、その上限
を０．３０％とした。

Ｓｉは一般的に面４酸化性を向」ニさせる効果を有し、
フェライトを安定化させる。しかし１５％を超えて含有
されると靭性を低下させ冷間加工性を阻害するので、そ
の」−眼を１５％とした。

Ｍ　ｎは製鋼時の脱酸剤として添加されＳを固定するが
、１．５％を超えて含有されると靭性を低下させるので
、上限を１，５％とした。

Ｃｒは鋼に耐酸化性と面４ガス腐食性をイ」与する元素
であり、１９．０％以上含有されないと十分な耐ガス腐
食性が得られないので、下限を１９゜０％とした。しか
し２５．０％を超えて含有されると、冷間加工性を明害
しδ相等脆化相が析出するので、」二限を２５．０％と
した。

Ａｌは鋼の表面にＡｌ゜０３皮膜を懲戒させる重要な元
素である。Ａ　Ｉ　２０３皮膜を形成させて十分な耐酸
化性を得るためには５．０％以上の添加が必要であるの
で、下限を５．０％とした。しかし８．０％を超えて含
有されると、熱聞圧延性が困難となるので、上限を８．
０％とした。

Ｃｅは耐ふくれ性を改善する元素であり、この効果を得
るためには少なくとも０２０１％以上の添加が必要のた
め、下限を０１０１％とした。しかし０．５０％を超え
て添加されると冷間熱間加工性が劣化するので、上限を
０．５０％とした。

Ｌａは耐酸化性を向上させる元素であり、この効果を得
るために少なくとも０．０１％以上の添加が必要のため
、下限をｏ、ｏｉ％とした。しかし０．５０％を超えて
添加すると熱間冷間加工性が劣化するので、上限を０．
５０％とした。

Ｌ　ａとＣｅを複合添加するとｌ’、　ｌ　２０３保護
皮膜が安定化されるが、この効果を得るためには少なく
とも合計で０．０２％以上添加する必要があるので下限
を０．０２％とした。しかし、その合計添加量が０．８
０％を超えると熱間圧延で割れが生ずるので、その上限
を合計で０．８０％とした。

Ｈｆを添加すると加工性が向上する。この効果を得るた
めには０．００５％以」二の添加が必要であるので、下
限を０．００５％とした。しかＬ　０１％を超えて添加
されても、その効果が飽和するので」二限を０．１％と
した。

Ｔｉ；はＡ　Ｉ　２０３保護皮膜を不安定化し耐酸化性
を劣化させるので、できるだけ少ないほうが望ましく、
そのため上限を０．０４％以下とした。

Ｃｏを添加すると再結晶を防止し、結晶粒が微細化し冷
間加工性が向上する。この効果を得るためには００５％
以上の添加が必要であるので、下限を０．０５％とした
。しかし２０％を超えて添加されても、その効果が飽和
するとともに、高価となるので上限を２．０％とした。

Ｎ〕を添加すると再結晶を防止し、結晶粒が微細化し冷
間加工性が向上する。この効果を得るためには０．１０
％以上の添加が必要であるので、下限を０１０％とした
。しかし２．０％を超えて添加されても、その効果が飽
和するとともに、高価となるので上限を２．０％と１．
た。

■は結晶粒を微細化し、冷間加工性を向上する元素であ
り、その効果を得るのに０．０５％以上の添加が必要の
ため、下限を０．０５％とした。

しかし０．２０％を超えで添加されると熱間で割れ易い
ので、」二限を０．２０％とした。

Ｚｒを添加すると加工性が向上する。この効果を得るた
めには０００５％以上の添加が必要であるので、下限を
０．００５％とした。しかし０１％を超えて添加されて
も、その効果が飽和するので上限を０．１％とした。

〔実施例〕

以下、従来例及び比較例と比較して、−実ｈ＠例により
本発明を具体的に説明する。

これら供試鋼の化学成分を第１表に示す。第１表におい
て、Ａ−に鋼は不発［ＩＩ］鋼、Ａ〜Ｂ鋼は第１発明鋼
、Ｃ−Ｆ鋼は第２発明鋼、Ｇ〜、Ｊ鋼は第３発Ｉす１鋼
、Ｋ鋼は第４発明鋼、Ｌ−Ｋ鋼は比較鋼である。Ｌ鋼は
Ｃｅ及びＬａを含有せず、Ｍ鋼（よＬａ、及びＣｅ−１
−Ｌａの含有量が高く、Ｎ鋼は１゛１の含有量が高く、
ＯａはＡＩ鋼の含有量が低く１”ｌｆｌはＣｒ含有量が
低く、Ｑ鋼はＨｆの含有量が低く、Ｋ鋼はｌ（ｆの含有
量が高い−０のである。。

また、Ｓ鋼は従来鋼である。

Ｓ１表に示した供試鋼を５０μｍの箔に加工した後、耐
ふくれ性、耐ガス腐食性、耐冷熱耐久・１！１、耐酸化
性、熱間冷間加工性について試験Ｉ、た１、耐ふくれ性
は箔をハニカム構造体に形成した後、１０００℃のｎＥ
ガスを１０００時間通過させて、セル方向の伸びをｄ１
１１定した１３耐ガス腐食性につし）では、９５０℃の
排ガス中に保持ｊ２、異常酸化が発生する時間を測定し
た。耐冷熱耐久性につい−Ｃは、］、　ＯＯ０℃と常温
との間の加熱冷却を繰り返１７、異常酸化の発生ずる回
数を測定した。耐酸化性について（よ、１１００℃酸化
性雰囲気中に保持し、異常酸化の発生ずる時間を測定し
た。冷間加工性は、常Ｉ４９０℃［］ｉ１げ試験におけ
る割れ発生時の曲げ回数、熱間加工性はクリ−プル試験
時の８００℃絞り値（％）で評価を行った。

得られた結果は第２表に示した。

第２表から明らかなように、Ｃｅ及びＬａを含有しない
比較鋼り鋼は、耐ふくれ性が２０％になったほか耐ガス
腐食性等の特性についても極端に劣る。比較鋼Ｍ鋼はＬ
ａ、及びＣｅ　＋　Ｌ　ａ含有量が高過ぎて冷間加工の
段階で割れを生じ、箔に加工することが不可能であった
。比較鋼Ｎ鋼は、′Ｆｌ含有量が多いため耐酸化性に劣
るほか他の特性についてし劣る。比較鋼○鋼は、Ａｌ含
有量が低いので耐ふくれ性では優れているものの、削ガ
ス腐食性及び耐酸化性に劣る。比較ＩＰ鋼は、Ｃｒ含有
量が低いので同様に耐ガス腐食性及び耐酸化性に劣る。

比較鋼Ｑ鋼はＨｆ含有量が少ないので加工性向上の効果
が十分でない。

第表比較鋼Ｒ鋼はｌ−１Ｆ含有量が多くその効果が飽和して
しまう。また、従来鋼Ｓ鋼は耐ふくれ性が２０％と高く
しかも３０時間で１％も膨れてしまい、前記のように他
の耐熱特性においても劣る。

これに対して本発明鋼であるＡ〜に鋼は、耐ふくれ性が
いずれも１％以下に抑えられたほか、耐ガス腐食性が１
１２８〜１４２０時間、耐冷熱耐久性が１０２５〜１３
４０回、高温酸化性が１０２７〜１３５０時間、更に良
好な熱間冷間加工性といずれの特性についても優れた結
果が得られ、本発明の効果が確認された。

〔発明の効果〕

本第１及び第２発明鋼は、以上説明したように、耐ふく
れ性を改善するためＣｅ及びＬａを添加し、Ａｌ及びＣ
ｒの添加量を増加することにより面４ガス腐食性と耐酸
化性を向上させ、Ｃｅの添加により耐冷熱耐久性を改善
し、更にＨｆの添加により、Ｃｅ及びＬａの添加による
熱間冷間加工性の低下を防止したものであって、モノリ
ス用耐熱鋼としての前記各要求特性をすべて十分に満足
するものである。

また、本第３発明鋼（注Ｃｏ等が添加されるので冷間加
工性が更に改善され、本第４発り１鋼は更にＺｒが含ま
れるので一層加工性が改善される。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量比でＣ；０．３０％以下、Ｓｉ；１．５％以
下、Ｍｎ；１．５％以下、Ｃｒ；１９．０〜２５、０％
、Ａｌ；５．０〜８．０％、Ｃｅ；０．０１〜０．５０
％、Ｌａ；０．０１〜０．５０％、Ｃｅ＋Ｌａ；０．０
２〜０．８０％、Ｈｆ；０．００５〜０．１％を含有し
、残部Ｆｅと不純物元素からなることを特徴とするモノ
リス用耐熱鋼。
（２）重量比でＣ；０．３０％以下、Ｓｉ；１．５％以
下、Ｍｎ；１．５％以下、Ｃｒ；１９．０〜２５、０％
、Ａｌ；５．０〜８．０％、Ｃｅ；０．０１〜０．５０
％、Ｌａ；０．０１〜０．５０％、Ｃｅ＋Ｌａ；０．０
２〜０．８０％、Ｔｉ；０．０４％以下、Ｈｆ；０．０
０５〜０．１％を含有し、残部Ｆｅと不純物元素からな
ることを特徴とするモノリス用耐熱鋼。
（３）重量比でＣ；０．３０％以下、Ｓｉ；１．５％以
下、Ｍｎ；１．５％以下、Ｃｒ；１９．０〜２５．０％
、Ａｌ；５．０〜８．０％、Ｃｅ；０．０１〜０．５０
％、Ｌａ；０．０１〜０．５０％、Ｃｅ＋Ｌａ；０．０
２〜０．８０％、Ｔｉ；０．０４％以下、Ｈｆ；０．０
０５〜０．１％を含有し、更にＣｏ；０．０５〜２．０
％、Ｎｉ；０．１０〜２．０％、Ｖ；０．０５〜０．２
０％を含有し、残部Ｆｅと不純物元素からなることを特
徴とするモノリス用耐熱鋼。
（４）重量比でＣ；０．３０％以下、Ｓｉ；１．５％以
下、Ｍｎ；１．５％以下、Ｃｒ；１９．０〜２５、０％
、Ａｌ；５．０〜８．０％、Ｃｅ；０．０１〜０．５０
％、Ｌａ；０．０１〜０．５０％、Ｃｅ＋Ｌａ；０．０
２〜０．０８％、Ｔｉ；０．０４％以下、Ｈｆ；０．０
０５〜０．１％、Ｚｒ；０．００５〜０．１％を含有し
、残部Ｆｅと不純物元素からなることを特徴とするモノ
リス用耐熱鋼。