JPH06212363A - 高温耐酸化性および高温耐久性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金鋼 - Google Patents
高温耐酸化性および高温耐久性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金鋼Info
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- JPH06212363A JPH06212363A JP5003289A JP328993A JPH06212363A JP H06212363 A JPH06212363 A JP H06212363A JP 5003289 A JP5003289 A JP 5003289A JP 328993 A JP328993 A JP 328993A JP H06212363 A JPH06212363 A JP H06212363A
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
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- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
Abstract
(57)【要約】
【目的】高温耐酸化性および高温耐久性に優れたＦｅ−
Ｃｒ−Ａｌ系合金鋼およびその箔の提供。 【構成】重量％で、Ｃ：0.03％以下、Ｓｉ：0.5％以
下、Ｍｎ：1.0％以下、Ｃｒ：10.0〜28.0％、Ａｌ：2.0
〜6.5％、Ｎ：0.02％以下かつＣ＋Ｎ：0.04％以下、Ｚ
ｒ：0.01〜0.5 ％、Ｌａ：0.01〜0.2 ％かつ0.1 ≦Ｚｒ
／Ｌａ≦２０、およびＭｏおよびＷの少なくとも１種を
総量で１〜４％含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物か
らなる高温耐酸化性および高温耐久性に優れたＦｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ系合金鋼およびこの鋼の箔。さらに、Ｌａを除
くランタノイド：０．２％以下、Ｙ：０．５％以下、お
よびＨｆ：０．３％以下から選ばれた１種または２種以
上を、Ｎｂ，Ｖ，ＴａおよびＴｉから選ばれた１種また
は２種以上を合計で１．０％以下含有している。
Ｃｒ−Ａｌ系合金鋼およびその箔の提供。 【構成】重量％で、Ｃ：0.03％以下、Ｓｉ：0.5％以
下、Ｍｎ：1.0％以下、Ｃｒ：10.0〜28.0％、Ａｌ：2.0
〜6.5％、Ｎ：0.02％以下かつＣ＋Ｎ：0.04％以下、Ｚ
ｒ：0.01〜0.5 ％、Ｌａ：0.01〜0.2 ％かつ0.1 ≦Ｚｒ
／Ｌａ≦２０、およびＭｏおよびＷの少なくとも１種を
総量で１〜４％含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物か
らなる高温耐酸化性および高温耐久性に優れたＦｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ系合金鋼およびこの鋼の箔。さらに、Ｌａを除
くランタノイド：０．２％以下、Ｙ：０．５％以下、お
よびＨｆ：０．３％以下から選ばれた１種または２種以
上を、Ｎｂ，Ｖ，ＴａおよびＴｉから選ばれた１種また
は２種以上を合計で１．０％以下含有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、製造性に優れ、また高
温耐酸化性と高温での耐久性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ
系合金鋼およびこれを圧延して作製した箔に関する。本
合金鋼を圧延して作製した合金鋼箔は、高温酸化性雰囲
気下で激しい繰り返し酸化を受ける自動車排ガス浄化用
触媒コンバータに好適である。
温耐酸化性と高温での耐久性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ
系合金鋼およびこれを圧延して作製した箔に関する。本
合金鋼を圧延して作製した合金鋼箔は、高温酸化性雰囲
気下で激しい繰り返し酸化を受ける自動車排ガス浄化用
触媒コンバータに好適である。
【０００２】
【従来の技術】Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金は高温酸化環境
にさらされた場合、鋼表面に保護性の高いＡｌ2 Ｏ3 皮
膜を形成するため優れた高温耐酸化性を示し、電熱材
料、高温炉部品をはじめとする各種の耐熱用途に適して
いる。更に自動車の排ガス浄化装置の触媒担体として、
従来のセラミックス製ハニカムに代ってＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ系合金箔材を使用することが、例えば、特公昭５８−
１９７１号公報、特開昭５６−９６７２６号公報、特開
昭５７−７１８９８号公報、特開昭５８−１７７４３７
号公報などに提案されている。ところが上記公報では、
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔をハニカム状に加工した場合
のハニカム構造体の耐久性に及ぼす箔素材の影響につい
ては十分検討されていない。
にさらされた場合、鋼表面に保護性の高いＡｌ2 Ｏ3 皮
膜を形成するため優れた高温耐酸化性を示し、電熱材
料、高温炉部品をはじめとする各種の耐熱用途に適して
いる。更に自動車の排ガス浄化装置の触媒担体として、
従来のセラミックス製ハニカムに代ってＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ系合金箔材を使用することが、例えば、特公昭５８−
１９７１号公報、特開昭５６−９６７２６号公報、特開
昭５７−７１８９８号公報、特開昭５８−１７７４３７
号公報などに提案されている。ところが上記公報では、
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔をハニカム状に加工した場合
のハニカム構造体の耐久性に及ぼす箔素材の影響につい
ては十分検討されていない。
【０００３】この点に関しては例えば、特開平４−１２
８３４５号公報、特開平４−１２８３４６号公報、特開
平４−１２８３４７号公報などで耐久性に優れたメタル
ハニカム担体用ステンレス箔が提案されているが、これ
らの素材は従来より使用温度が上昇しているエンジン直
下のエキゾーストマニホールド付近などで使用される場
合、特に耐酸化性が不足している。また特開平４−１２
８３４４号公報においてはＹを含有しており、Ｙが希少
金属であるため非常に高価であり、かつ供給量にも不安
があるため、一般の自動車に用いるのは経済性の点で困
難である。
８３４５号公報、特開平４−１２８３４６号公報、特開
平４−１２８３４７号公報などで耐久性に優れたメタル
ハニカム担体用ステンレス箔が提案されているが、これ
らの素材は従来より使用温度が上昇しているエンジン直
下のエキゾーストマニホールド付近などで使用される場
合、特に耐酸化性が不足している。また特開平４−１２
８３４４号公報においてはＹを含有しており、Ｙが希少
金属であるため非常に高価であり、かつ供給量にも不安
があるため、一般の自動車に用いるのは経済性の点で困
難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年の自動車排ガス規
制の強化により自動車排ガス浄化触媒装置は、より浄化
効率の高いエンジン直下のエキゾーストマニホールド付
近に設置されることが検討されており、箔素材には従来
より一層高温での耐酸化性が必要とされている。またこ
の場合、高温でのハニカム構造体の耐久性も問題とな
る。本発明は、この様な現状をふまえ優れた高温耐酸化
性と耐久性を併せもつＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金鋼を提供
することを目的とするものである。また、本発明は、上
述のような特性を要求される自動車排ガス浄化触媒装置
担体に好適な本発明合金鋼を圧延して作製した箔を提供
することを目的とする。
制の強化により自動車排ガス浄化触媒装置は、より浄化
効率の高いエンジン直下のエキゾーストマニホールド付
近に設置されることが検討されており、箔素材には従来
より一層高温での耐酸化性が必要とされている。またこ
の場合、高温でのハニカム構造体の耐久性も問題とな
る。本発明は、この様な現状をふまえ優れた高温耐酸化
性と耐久性を併せもつＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金鋼を提供
することを目的とするものである。また、本発明は、上
述のような特性を要求される自動車排ガス浄化触媒装置
担体に好適な本発明合金鋼を圧延して作製した箔を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、重
量％で、Ｃ：0.03％以下、Ｓｉ：0.5 ％以下、Ｍｎ：1.
0 ％以下、Ｃｒ：10.0〜28.0％、Ａｌ：2.0 〜6.5 ％、
Ｎ：0.02％以下かつＣ＋Ｎ：0.04％以下、Ｚｒ：0.01〜
0.5 ％、Ｌａ：0.01〜0.2 ％かつ0.1 ≦Ｚｒ／Ｌａ≦２
０、およびＭｏおよびＷの少なくとも１種を総量で１〜
４％含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる高温
耐酸化性および高温耐久性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系
合金鋼およびこのＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金鋼を圧延して作
製した箔を提供するものである。
量％で、Ｃ：0.03％以下、Ｓｉ：0.5 ％以下、Ｍｎ：1.
0 ％以下、Ｃｒ：10.0〜28.0％、Ａｌ：2.0 〜6.5 ％、
Ｎ：0.02％以下かつＣ＋Ｎ：0.04％以下、Ｚｒ：0.01〜
0.5 ％、Ｌａ：0.01〜0.2 ％かつ0.1 ≦Ｚｒ／Ｌａ≦２
０、およびＭｏおよびＷの少なくとも１種を総量で１〜
４％含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる高温
耐酸化性および高温耐久性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系
合金鋼およびこのＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金鋼を圧延して作
製した箔を提供するものである。
【０００６】本発明の合金鋼およその箔は、さらに、重
量％で、Ｌａを除くランタノイド：０．２％以下、Ｙ：
０．５％以下、およびＨｆ：０．３％以下から選ばれた
１種または２種以上を含有していてもよい。
量％で、Ｌａを除くランタノイド：０．２％以下、Ｙ：
０．５％以下、およびＨｆ：０．３％以下から選ばれた
１種または２種以上を含有していてもよい。
【０００７】本発明の合金鋼およびその箔は、さらに、
重量％でＮｂ，Ｖ，ＴａおよびＴｉから選ばれた１種ま
たは２種以上を合計で１．０％以下含有していてもよ
い。
重量％でＮｂ，Ｖ，ＴａおよびＴｉから選ばれた１種ま
たは２種以上を合計で１．０％以下含有していてもよ
い。
【０００８】
【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本発明
合金鋼は各成分の含有量において、耐酸化性、酸化スケ
ールの耐剥離性および高温耐久性が極めて高くなる作用
を有している。
合金鋼は各成分の含有量において、耐酸化性、酸化スケ
ールの耐剥離性および高温耐久性が極めて高くなる作用
を有している。
【０００９】まず、本発明の基礎になった実験を説明す
る。はじめに本発明者らは、１２００℃、大気中での高
温におけるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔の耐酸化性につい
て元素の影響を調査した。その結果、Ｌａ，Ｚｒの複合
含有が従来より明かにされている希土類元素であるラン
タノイド、Ｙ、Ｈｆなどの単独の含有では実現不可能な
耐酸化性改善効果をもたらすことが明らかとなった。
る。はじめに本発明者らは、１２００℃、大気中での高
温におけるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔の耐酸化性につい
て元素の影響を調査した。その結果、Ｌａ，Ｚｒの複合
含有が従来より明かにされている希土類元素であるラン
タノイド、Ｙ、Ｈｆなどの単独の含有では実現不可能な
耐酸化性改善効果をもたらすことが明らかとなった。
【００１０】図１は０．００５％Ｃ、０．００５％Ｎ、
２０％Ｃｒ、５％Ａｌ、０．１％Ｓｉ、０．２％Ｍｎ、
１．５％Ｍｏ、１．０％Ｗを含有し、残部Ｆｅおよび不
可避的不純物よりなる合金に対して、Ｌａを単独で０．
０６８％含有させた合金、Ｚｒを単独で０．０８２％含
有させた合金、およびＬａとＺｒをそれぞれ０．０５６
％、０．０７８％複合含有させた合金の板厚５０μm の
箔に対しての１２００℃、大気中での酸化時間に対する
重量変化を示したものである。
２０％Ｃｒ、５％Ａｌ、０．１％Ｓｉ、０．２％Ｍｎ、
１．５％Ｍｏ、１．０％Ｗを含有し、残部Ｆｅおよび不
可避的不純物よりなる合金に対して、Ｌａを単独で０．
０６８％含有させた合金、Ｚｒを単独で０．０８２％含
有させた合金、およびＬａとＺｒをそれぞれ０．０５６
％、０．０７８％複合含有させた合金の板厚５０μm の
箔に対しての１２００℃、大気中での酸化時間に対する
重量変化を示したものである。
【００１１】図１より、Ｌａを単独含有させた合金、Ｚ
ｒを単独含有させた合金はそれぞれ比較的短時間で異常
酸化による重量増加を示しているのに対し、ＬａとＺｒ
を複合含有させた合金では、上記単独含有させた合金の
それぞれの酸化寿命の和に対して２倍以上の酸化寿命を
有することがわかる。これは、ＬａとＺｒを複合含有さ
せた場合の耐酸化性改善効果は、Ｌａ，Ｚｒを単独含有
させた場合のそれぞれの耐酸化性改善効果の和になると
する従来の考え方を超える新たな発見である。
ｒを単独含有させた合金はそれぞれ比較的短時間で異常
酸化による重量増加を示しているのに対し、ＬａとＺｒ
を複合含有させた合金では、上記単独含有させた合金の
それぞれの酸化寿命の和に対して２倍以上の酸化寿命を
有することがわかる。これは、ＬａとＺｒを複合含有さ
せた場合の耐酸化性改善効果は、Ｌａ，Ｚｒを単独含有
させた場合のそれぞれの耐酸化性改善効果の和になると
する従来の考え方を超える新たな発見である。
【００１２】本発明者らは、ＬａとＺｒの複合含有につ
いてさらに詳細な調査を行った結果、ＬａとＺｒの複合
含有の効果を十分に発揮させるためには、ＬａとＺｒの
含有量の比が所定の範囲内にあることが必要なことを見
いだした。図２は０．００５％Ｃ、０．００５％Ｎ、２
０％Ｃｒ、５％Ａｌ、０．１％Ｓｉ、０．２％Ｍｎ、
１．５％Ｍｏ、１．０％Ｗを含有し、残部Ｆｅおよび不
可避的不純物よりなる合金の、板厚５０μm の箔の耐酸
化性寿命比（Ｌａ，Ｚｒ以外の成分をそのままにしてＬ
ａあるいはＺｒを単独で含有した比較材の耐酸化性寿命
の和に対する複合含有材の寿命の比）に及ぼすＺｒ含有
量とＬａ含有量の比 （［Ｚｒ含有量（％）］／［Ｌａ含有量（％）］） の影響をＬａ：０．０１〜０．２％、Ｚｒ：０．０１〜
１．０％の範囲で調査した結果、図２に示すように、Ｌ
ａ，Ｚｒの含有量の間に（１）式の関係があるときに優
れた耐酸化性が得られることを見いだした。 ０．１≦［Ｚｒ％］／［Ｌａ％］≦２０ （１）
いてさらに詳細な調査を行った結果、ＬａとＺｒの複合
含有の効果を十分に発揮させるためには、ＬａとＺｒの
含有量の比が所定の範囲内にあることが必要なことを見
いだした。図２は０．００５％Ｃ、０．００５％Ｎ、２
０％Ｃｒ、５％Ａｌ、０．１％Ｓｉ、０．２％Ｍｎ、
１．５％Ｍｏ、１．０％Ｗを含有し、残部Ｆｅおよび不
可避的不純物よりなる合金の、板厚５０μm の箔の耐酸
化性寿命比（Ｌａ，Ｚｒ以外の成分をそのままにしてＬ
ａあるいはＺｒを単独で含有した比較材の耐酸化性寿命
の和に対する複合含有材の寿命の比）に及ぼすＺｒ含有
量とＬａ含有量の比 （［Ｚｒ含有量（％）］／［Ｌａ含有量（％）］） の影響をＬａ：０．０１〜０．２％、Ｚｒ：０．０１〜
１．０％の範囲で調査した結果、図２に示すように、Ｌ
ａ，Ｚｒの含有量の間に（１）式の関係があるときに優
れた耐酸化性が得られることを見いだした。 ０．１≦［Ｚｒ％］／［Ｌａ％］≦２０ （１）
【００１３】本発明では、耐酸化性の改善に関して
（１）式が最も重要な関係である。すなわち、ＬａとＺ
ｒを含有したＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔において（１）
式を満足することが高温における耐酸化性を改善するた
めの最も重要な関係である。ただし、（１）を満足して
いてもＬａ，Ｚｒの単独含有量が少なすぎると十分な効
果が発揮されない。そのためには、Ｌａ，Ｚｒともに
０．０１％以上の含有が必要である。また、ＬａとＺｒ
はそれぞれ０．０１％以上の含有量で、かつ（１）を満
足させればその効果を十分発揮させることが出来る。
（１）式が最も重要な関係である。すなわち、ＬａとＺ
ｒを含有したＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔において（１）
式を満足することが高温における耐酸化性を改善するた
めの最も重要な関係である。ただし、（１）を満足して
いてもＬａ，Ｚｒの単独含有量が少なすぎると十分な効
果が発揮されない。そのためには、Ｌａ，Ｚｒともに
０．０１％以上の含有が必要である。また、ＬａとＺｒ
はそれぞれ０．０１％以上の含有量で、かつ（１）を満
足させればその効果を十分発揮させることが出来る。
【００１４】しかし、Ｌａは固溶限が小さく、０．２％
を超えて含有させると金属Ｌａが粒界に析出するため、
含有量に見合った耐酸化性が得られなくなるほか、熱間
および冷間での加工性を著しく低下させるため、含有量
の上限を０．２％に限定する必要がある。したがってＬ
ａの含有範囲は下記のようになる。 Ｌａ：０．０１〜０．２％、かつ０．１≦Ｚｒ／Ｌａ≦
２０
を超えて含有させると金属Ｌａが粒界に析出するため、
含有量に見合った耐酸化性が得られなくなるほか、熱間
および冷間での加工性を著しく低下させるため、含有量
の上限を０．２％に限定する必要がある。したがってＬ
ａの含有範囲は下記のようになる。 Ｌａ：０．０１〜０．２％、かつ０．１≦Ｚｒ／Ｌａ≦
２０
【００１５】ところで、熱延板の靱性は合金組成、特に
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金においては特にＡｌ含有量およ
び固溶Ｃ，Ｎ量に依存している。
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金においては特にＡｌ含有量およ
び固溶Ｃ，Ｎ量に依存している。
【００１６】Ａｌは本発明において、箔の表面に保護性
の高いＡｌ2 Ｏ3 皮膜を構成し箔に耐酸化性を付与する
基本元素である。２．０wt％未満では耐酸化性が確保出
来ず、６．５％以上では以下に示すような他成分の調整
によっても、熱間圧延が困難になるのでその成分範囲を
２．０〜６．５％とした。
の高いＡｌ2 Ｏ3 皮膜を構成し箔に耐酸化性を付与する
基本元素である。２．０wt％未満では耐酸化性が確保出
来ず、６．５％以上では以下に示すような他成分の調整
によっても、熱間圧延が困難になるのでその成分範囲を
２．０〜６．５％とした。
【００１７】Ｃ，Ｎはともに過剰になると靱性を低下さ
せ、熱間圧延後のコイリング性、冷間圧延性、加工性を
低下させる元素であるので極力低減することが望まし
い。ここでＺｒを添加すると、Ｚｒは前述のようにＬａ
との複合の含有によって耐酸化性を改善すると同時に、
Ｃ，ＮとＺｒＣ，ＺｒＮを形成し、鋼中固溶Ｃ，Ｎを低
減することにより熱延板の靱性を改善する効果を有す
る。しかし過剰のＺｒの含有は、固溶Ｚｒの増加、およ
びＦｅ2 ＺｒやＦｅ3 Ｚｒなどの金属間化合物を多量に
生成し、かえって靱性の低下をもたらす。よってＺｒの
含有範囲は耐酸化性および熱延板靱性への効果を考慮し
て以下のように限定する。 Ｚｒ：０．０１〜０．５％、かつ０．１≦Ｚｒ／Ｌａ≦
２０
せ、熱間圧延後のコイリング性、冷間圧延性、加工性を
低下させる元素であるので極力低減することが望まし
い。ここでＺｒを添加すると、Ｚｒは前述のようにＬａ
との複合の含有によって耐酸化性を改善すると同時に、
Ｃ，ＮとＺｒＣ，ＺｒＮを形成し、鋼中固溶Ｃ，Ｎを低
減することにより熱延板の靱性を改善する効果を有す
る。しかし過剰のＺｒの含有は、固溶Ｚｒの増加、およ
びＦｅ2 ＺｒやＦｅ3 Ｚｒなどの金属間化合物を多量に
生成し、かえって靱性の低下をもたらす。よってＺｒの
含有範囲は耐酸化性および熱延板靱性への効果を考慮し
て以下のように限定する。 Ｚｒ：０．０１〜０．５％、かつ０．１≦Ｚｒ／Ｌａ≦
２０
【００１８】しかしながら、Ｃが０．０３％を超える場
合またはＮが０．０２％を超える場合、もしくはＣ＋Ｎ
の合計が０．０４％を超える場合にはＺｒの添加によっ
ても靱性を回復させることが困難になる。したがってＣ
およびＮの含有範囲は以下のように規定する。 Ｃ：０．０３％以下、 Ｎ：０．０２％以下、 かつＣ＋Ｎ：０．０４％以下
合またはＮが０．０２％を超える場合、もしくはＣ＋Ｎ
の合計が０．０４％を超える場合にはＺｒの添加によっ
ても靱性を回復させることが困難になる。したがってＣ
およびＮの含有範囲は以下のように規定する。 Ｃ：０．０３％以下、 Ｎ：０．０２％以下、 かつＣ＋Ｎ：０．０４％以下
【００１９】次に本発明者らは、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合
金の高温耐久性について合金元素の影響を調査し、その
結果Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金については特にＭｏとＷの
含有が有効であり、これらの元素の単独または複合の含
有によって耐酸化性を低下させることなく、箔の高温で
の耐力を向上させることを見いだした。Ｍｏ，Ｗはいず
れもかなりの量までＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金基地中に固
溶し、固溶強化をもたらす。また高温長時間の加熱によ
ってもその組織的な変化が小さく高温耐力の低下が小さ
い。ただしその効果を発揮するにはＭｏ，Ｗをそれぞれ
単独または複合で１．０％以上含有することが必要であ
り、一方４％超の含有は熱延板の靱性を低下させるので
実操業上製造が困難となる。したがって、Ｍｏ，Ｗの含
有範囲はそれぞれ単独または複合で１〜４％とする。
金の高温耐久性について合金元素の影響を調査し、その
結果Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金については特にＭｏとＷの
含有が有効であり、これらの元素の単独または複合の含
有によって耐酸化性を低下させることなく、箔の高温で
の耐力を向上させることを見いだした。Ｍｏ，Ｗはいず
れもかなりの量までＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金基地中に固
溶し、固溶強化をもたらす。また高温長時間の加熱によ
ってもその組織的な変化が小さく高温耐力の低下が小さ
い。ただしその効果を発揮するにはＭｏ，Ｗをそれぞれ
単独または複合で１．０％以上含有することが必要であ
り、一方４％超の含有は熱延板の靱性を低下させるので
実操業上製造が困難となる。したがって、Ｍｏ，Ｗの含
有範囲はそれぞれ単独または複合で１〜４％とする。
【００２０】以下、その他の合金元素の作用および限定
理由を述べる。 Ｃｒ：ＣｒはＡｌの耐酸化性を向上させる役割をもつば
かりではなく、Ｃｒ自体が耐酸化性を向上させる元素で
ある。ここで１０％未満では耐酸化性が確保出来ず、２
８％を超えると靱性が低下し冷間圧延が困難となるので
１０〜２８％とした。
理由を述べる。 Ｃｒ：ＣｒはＡｌの耐酸化性を向上させる役割をもつば
かりではなく、Ｃｒ自体が耐酸化性を向上させる元素で
ある。ここで１０％未満では耐酸化性が確保出来ず、２
８％を超えると靱性が低下し冷間圧延が困難となるので
１０〜２８％とした。
【００２１】ＳｉおよびＭｎ：ＳｉおよびＭｎは、Ａｌ
脱酸の予備脱酸剤として添加された場合、鋼中に残存す
ることがあるが、Ｓｉは酸化スケールの耐剥離性を低下
させ、またＭｎは耐酸化性および耐食性を劣化させるの
でともに少ない方がよい。工業的および経済的な溶製技
術を考慮してＳｉは０．５％以下、Ｍｎは１．０％以下
に限定する。
脱酸の予備脱酸剤として添加された場合、鋼中に残存す
ることがあるが、Ｓｉは酸化スケールの耐剥離性を低下
させ、またＭｎは耐酸化性および耐食性を劣化させるの
でともに少ない方がよい。工業的および経済的な溶製技
術を考慮してＳｉは０．５％以下、Ｍｎは１．０％以下
に限定する。
【００２２】Ｌａを除くランタノイド，Ｙ，Ｈｆ：Ｌａ
を除くＮｄ，Ｓｍなどのランタノイド，Ｙ，Ｈｆは、Ｆ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金に高温で生成する酸化皮膜の密着
性を向上させることを通じて耐酸化性を向上させる効果
を有する。
を除くＮｄ，Ｓｍなどのランタノイド，Ｙ，Ｈｆは、Ｆ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金に高温で生成する酸化皮膜の密着
性を向上させることを通じて耐酸化性を向上させる効果
を有する。
【００２３】しかし、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金に対する
固溶限が小さい上に固溶限を超えて含有させると、粒界
に析出して加工性を劣化させるため、それぞれ、上限を
Ｌａを除くランタノイド：０．２％、Ｙ：０．５０％、
Ｈｆ：０．３０％とした。ここでランタノイドであるＣ
ｅは耐酸化性向上効果が小さく、また多量に添加した場
合にはＬａの耐酸化性向上効果を減ずる場合があるの
で、含有させない方が望ましい。
固溶限が小さい上に固溶限を超えて含有させると、粒界
に析出して加工性を劣化させるため、それぞれ、上限を
Ｌａを除くランタノイド：０．２％、Ｙ：０．５０％、
Ｈｆ：０．３０％とした。ここでランタノイドであるＣ
ｅは耐酸化性向上効果が小さく、また多量に添加した場
合にはＬａの耐酸化性向上効果を減ずる場合があるの
で、含有させない方が望ましい。
【００２４】Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｔｉ：これらの元素は、
ＡｌＮを形成してＡｌを消耗し耐酸化性を劣化させるＮ
を無害化する効果を有するが、過剰に含有させると、こ
れらの元素の固溶量が増大し逆に耐酸化性を劣化させた
り熱間および冷間での加工性を低下させるので、上限を
含有量の合計で１．０％とした。
ＡｌＮを形成してＡｌを消耗し耐酸化性を劣化させるＮ
を無害化する効果を有するが、過剰に含有させると、こ
れらの元素の固溶量が増大し逆に耐酸化性を劣化させた
り熱間および冷間での加工性を低下させるので、上限を
含有量の合計で１．０％とした。
【００２５】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。 （実施例１）表１に本発明鋼の、表２に比較鋼の化学組
成を示す。これらの素材は真空溶解によって溶製され、
１２００〜９００℃の温度域で圧下率の合計が８０％の
熱間圧延、９５０℃での焼鈍、圧下率８８％の冷間圧延
後、９５０℃３０秒の焼鈍を行い、さらに冷間圧延と焼
鈍を繰り返して、板厚５０μm にした後９５０℃で１分
の光輝焼鈍を行って製造した。ここで比較鋼のうち No.
２はＬａ含有量、 No.３はＣ＋Ｎ量、 No.７はＭｏ＋Ｗ
量、 No.８はＺｒ含有量、 No.１１はＣｒ含有量がそれ
ぞれ本発明の範囲を超えており、いずれも熱間圧延中に
激しい耳割れを生じたため、熱延以降の工程は行ってい
ない。
明する。 （実施例１）表１に本発明鋼の、表２に比較鋼の化学組
成を示す。これらの素材は真空溶解によって溶製され、
１２００〜９００℃の温度域で圧下率の合計が８０％の
熱間圧延、９５０℃での焼鈍、圧下率８８％の冷間圧延
後、９５０℃３０秒の焼鈍を行い、さらに冷間圧延と焼
鈍を繰り返して、板厚５０μm にした後９５０℃で１分
の光輝焼鈍を行って製造した。ここで比較鋼のうち No.
２はＬａ含有量、 No.３はＣ＋Ｎ量、 No.７はＭｏ＋Ｗ
量、 No.８はＺｒ含有量、 No.１１はＣｒ含有量がそれ
ぞれ本発明の範囲を超えており、いずれも熱間圧延中に
激しい耳割れを生じたため、熱延以降の工程は行ってい
ない。
【００２６】以上の供試材について、以下の試験を行っ
た。供試材の耐酸化寿命の評価は、ＬａとＺｒの複合含
有による相乗効果によって寿命が伸びたことを確認する
意味も含めて、Ｌａ，Ｚｒ以外の成分をそのままにし
て、ＬａまたはＺｒを単独含有した比較材を製造して耐
酸化寿命を測定し、その寿命の和に対して複合含有材の
寿命が１．２倍以上になっているものを○で示した。こ
こで、耐酸化寿命は前記の板厚５０μm の光輝焼鈍箔を
１２００℃、大気開放下で酸化時間と重量変化の関係を
求め、重量変化が２．０mg/cm2となった時点の総酸化時
間で定義した。ここでＬａの代りにＹを含有する比較鋼
No.１はＺｒとの複合含有の効果は認められず、 No.９
はＡｌ含有量が、 No.１０はＣｒ含有量が本発明成分範
囲に達していないため、Ｌａ，Ｚｒの複合添加を行って
も触媒コンバーター用材料として使用するため必要な耐
酸化性が得られなかった。
た。供試材の耐酸化寿命の評価は、ＬａとＺｒの複合含
有による相乗効果によって寿命が伸びたことを確認する
意味も含めて、Ｌａ，Ｚｒ以外の成分をそのままにし
て、ＬａまたはＺｒを単独含有した比較材を製造して耐
酸化寿命を測定し、その寿命の和に対して複合含有材の
寿命が１．２倍以上になっているものを○で示した。こ
こで、耐酸化寿命は前記の板厚５０μm の光輝焼鈍箔を
１２００℃、大気開放下で酸化時間と重量変化の関係を
求め、重量変化が２．０mg/cm2となった時点の総酸化時
間で定義した。ここでＬａの代りにＹを含有する比較鋼
No.１はＺｒとの複合含有の効果は認められず、 No.９
はＡｌ含有量が、 No.１０はＣｒ含有量が本発明成分範
囲に達していないため、Ｌａ，Ｚｒの複合添加を行って
も触媒コンバーター用材料として使用するため必要な耐
酸化性が得られなかった。
【００２７】高温耐力の評価は、熱延板のＬ方向に、厚
さ３mm、幅３０mm、長さ１００mmの引っ張り試験片を作
製し、８００℃で引っ張り試験を行った。ここで評価基
準は８００℃での耐力が１０kgf/mm2 以上とし、これ以
上のものを○印で示した。比較鋼 No.４、５および No.
６はいずれもＭｏ＋Ｗ量が本発明範囲に達しておらず、
発明鋼より高温での耐力が低いことがわかる。これに対
し、本発明鋼は耐酸化特性および高温耐久性に優れてお
り、触媒コンバーター用材料として好適であることがわ
かる。
さ３mm、幅３０mm、長さ１００mmの引っ張り試験片を作
製し、８００℃で引っ張り試験を行った。ここで評価基
準は８００℃での耐力が１０kgf/mm2 以上とし、これ以
上のものを○印で示した。比較鋼 No.４、５および No.
６はいずれもＭｏ＋Ｗ量が本発明範囲に達しておらず、
発明鋼より高温での耐力が低いことがわかる。これに対
し、本発明鋼は耐酸化特性および高温耐久性に優れてお
り、触媒コンバーター用材料として好適であることがわ
かる。
【００２８】（実施例２）表１中の本発明鋼の中から N
o.１、６、１７、表２中の比較鋼の中から No.４、５に
ついては、ハニカムに加工した箔の耐久性評価をエンジ
ンベンチによる熱衝撃試験により行った。これには、板
厚５０μm の箔で製造した平板と波板を巻き上げてＮｉ
蝋付けを施して作製したハニカムに、さらにγ−Ａｌ2
Ｏ3 と触媒金属を担持させたものを用いた。そして、エ
ンジンのマニホールド位置にハニカムを設置して、ハニ
カムの中心で測温した場合に最高到達温度１１００℃と
し、最低温度３００℃の短時間サイクルを繰り返すこと
により耐久試験を行った。このとき、高温から３００℃
までの冷却過程は、エンジンブレーキ状態としてハニカ
ムが短時間で冷却されるように調整した。このエンジン
ベンチ試験は、従来材が割れを生じた繰り返し数の２倍
の回数までの試験を行い、試験後の解体調査によりハニ
カム箔の割れの有無による○×で特性評価した。表３に
その結果を示す。本発明鋼はいずれも従来材の２倍以上
の耐久性を有した優れた材料であることがわかる。
o.１、６、１７、表２中の比較鋼の中から No.４、５に
ついては、ハニカムに加工した箔の耐久性評価をエンジ
ンベンチによる熱衝撃試験により行った。これには、板
厚５０μm の箔で製造した平板と波板を巻き上げてＮｉ
蝋付けを施して作製したハニカムに、さらにγ−Ａｌ2
Ｏ3 と触媒金属を担持させたものを用いた。そして、エ
ンジンのマニホールド位置にハニカムを設置して、ハニ
カムの中心で測温した場合に最高到達温度１１００℃と
し、最低温度３００℃の短時間サイクルを繰り返すこと
により耐久試験を行った。このとき、高温から３００℃
までの冷却過程は、エンジンブレーキ状態としてハニカ
ムが短時間で冷却されるように調整した。このエンジン
ベンチ試験は、従来材が割れを生じた繰り返し数の２倍
の回数までの試験を行い、試験後の解体調査によりハニ
カム箔の割れの有無による○×で特性評価した。表３に
その結果を示す。本発明鋼はいずれも従来材の２倍以上
の耐久性を有した優れた材料であることがわかる。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】
【００３４】
【発明の効果】本発明は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金のＬ
ａとＺｒ含有量の比を限定することにより、従来考えら
れていたＬａあるいはＺｒの単独含有の耐酸化寿命の和
以上の耐酸化寿命を実現させることが出来るとともに、
Ｍｏ，Ｗを単独あるいは複合で含有させることにより、
高温における耐力の高い、厳しい熱衝撃によっても破損
しない触媒コンバーター用メタルハニカムを通常のステ
ンレス鋼製造工場において問題なく提供することが出来
る。また、本発明により、特に９００℃を超える高温で
優れた耐酸化性と耐久性を示す材料を提供できる。本発
明の合金は、自動車などの触媒コンバーター用材料をは
じめとした、耐熱用材料として好適な合金であり、特に
板厚０．２mm以下の箔として優れた性能を示すものであ
る。
ａとＺｒ含有量の比を限定することにより、従来考えら
れていたＬａあるいはＺｒの単独含有の耐酸化寿命の和
以上の耐酸化寿命を実現させることが出来るとともに、
Ｍｏ，Ｗを単独あるいは複合で含有させることにより、
高温における耐力の高い、厳しい熱衝撃によっても破損
しない触媒コンバーター用メタルハニカムを通常のステ
ンレス鋼製造工場において問題なく提供することが出来
る。また、本発明により、特に９００℃を超える高温で
優れた耐酸化性と耐久性を示す材料を提供できる。本発
明の合金は、自動車などの触媒コンバーター用材料をは
じめとした、耐熱用材料として好適な合金であり、特に
板厚０．２mm以下の箔として優れた性能を示すものであ
る。
【図１】 ０．００５％Ｃ、０．００５％Ｎ、２０％Ｃ
ｒ、５％Ａｌ、０．１％Ｓｉ、０．２％Ｍｎ、１．５％
Ｍｏ、１．０％Ｗを含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不
純物よりなる合金に対して、Ｌａを単独で０．０６８％
含有させた合金、Ｚｒを単独で０．０８２％含有させた
合金、およびＬａとＺｒをそれぞれ０．０５６％、０．
０７８％複合含有させた合金の板厚５０μm の箔に対し
ての１２００℃、大気中での酸化時間に対する重量変化
を示したグラフである。
ｒ、５％Ａｌ、０．１％Ｓｉ、０．２％Ｍｎ、１．５％
Ｍｏ、１．０％Ｗを含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不
純物よりなる合金に対して、Ｌａを単独で０．０６８％
含有させた合金、Ｚｒを単独で０．０８２％含有させた
合金、およびＬａとＺｒをそれぞれ０．０５６％、０．
０７８％複合含有させた合金の板厚５０μm の箔に対し
ての１２００℃、大気中での酸化時間に対する重量変化
を示したグラフである。
【図２】 ０．００５％Ｃ、０．００５％Ｎ、２０％Ｃ
ｒ、５％Ａｌ、０．１％Ｓｉ、０．２％Ｍｎ、１．５％
Ｍｏ、１．０％Ｗを含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不
純物よりなる合金の、板厚５０μm の箔の耐酸化性寿命
比に及ぼすＺｒ含有量とＬａ含有量の比（［Ｚｒ含有量
（％）］／［Ｌａ含有量（％）］）の関係をＬａ：０．
０１〜０．２％、Ｚｒ：０．０１〜１．０％の範囲で調
査したグラフである。
ｒ、５％Ａｌ、０．１％Ｓｉ、０．２％Ｍｎ、１．５％
Ｍｏ、１．０％Ｗを含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不
純物よりなる合金の、板厚５０μm の箔の耐酸化性寿命
比に及ぼすＺｒ含有量とＬａ含有量の比（［Ｚｒ含有量
（％）］／［Ｌａ含有量（％）］）の関係をＬａ：０．
０１〜０．２％、Ｚｒ：０．０１〜１．０％の範囲で調
査したグラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】重量％で、Ｃ：0.03％以下、 Ｓｉ：0.5 ％以下、Ｍｎ：1.0 ％以下、 Ｃｒ：10.0〜28.0％、Ａｌ：2.0 〜6.5 ％、 Ｎ：0.02％以下かつＣ＋Ｎ：0.04％以下、Ｚｒ：0.01〜
0.5 ％、 Ｌａ：0.01〜0.2 ％かつ0.1 ≦Ｚｒ／Ｌａ≦２０、およ
びＭｏおよびＷの少なくとも１種を総量で１〜４％含
み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる高温耐酸化
性および高温耐久性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金
鋼。 - 【請求項２】さらに、重量％で、 Ｌａを除くランタノイド：０．２％以下、 Ｙ：０．５％以下、およびＨｆ：０．３％以下から選ば
れた１種または２種以上を含有する請求項１に記載のＦ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金鋼。 - 【請求項３】さらに、重量％でＮｂ，Ｖ，ＴａおよびＴ
ｉから選ばれた１種または２種以上を合計で１．０％以
下含有する請求項１または２に記載のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ
系合金鋼。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のＦｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ系合金鋼の箔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5003289A JPH06212363A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | 高温耐酸化性および高温耐久性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5003289A JPH06212363A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | 高温耐酸化性および高温耐久性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06212363A true JPH06212363A (ja) | 1994-08-02 |
Family
ID=11553242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5003289A Pending JPH06212363A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | 高温耐酸化性および高温耐久性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06212363A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1099695A (ja) * | 1996-08-06 | 1998-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 触媒体およびその製造方法 |
| EP1295959A1 (en) * | 2000-06-30 | 2003-03-26 | Kawasaki Steel Corporation | Fe-cr-al based alloy foil and method for producing the same |
| EP2031080A1 (de) * | 2007-08-30 | 2009-03-04 | ALSTOM Technology Ltd | Hochtemperaturlegierung |
| WO2009124530A1 (de) | 2008-04-10 | 2009-10-15 | Thyssenkrupp Vdm Gmbh | Eisen-chrom-aluminium-legierung mit hoher lebensdauer und geringen änderungen im warmwiderstand |
| WO2011122503A1 (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | ステンレス箔およびその箔を用いた排ガス浄化装置用触媒担体 |
| WO2012137792A1 (ja) * | 2011-04-01 | 2012-10-11 | Ｊｆｅスチール株式会社 | ステンレス箔およびその箔を用いた排ガス浄化装置用触媒担体 |
| JP2013079428A (ja) * | 2011-10-04 | 2013-05-02 | Jfe Steel Corp | Ａｌ含有フェライト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法およびＡｌ含有フェライト系ステンレス熱延鋼帯、ステンレス箔、並びに、自動車排ガス浄化装置用触媒担体 |
| CN104831174A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-08-12 | 上海蓝铸特种合金材料有限公司 | 一种抗高温氧化金属材料及其制备方法 |
-
1993
- 1993-01-12 JP JP5003289A patent/JPH06212363A/ja active Pending
Cited By (23)
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| US8580190B2 (en) | 2008-04-10 | 2013-11-12 | Outokumpu Vdm Gmbh | Durable iron-chromium-aluminum alloy showing minor changes in heat resistance |
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| JP2011225971A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-11-10 | Jfe Steel Corp | ステンレス箔およびその箔を用いた排ガス浄化装置用触媒担体 |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010925 |