JPS61235542A - 断続的加熱時の耐久性にすぐれたフエライト系ステンレス鋼 - Google Patents
断続的加熱時の耐久性にすぐれたフエライト系ステンレス鋼Info
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- JPS61235542A JPS61235542A JP7673185A JP7673185A JPS61235542A JP S61235542 A JPS61235542 A JP S61235542A JP 7673185 A JP7673185 A JP 7673185A JP 7673185 A JP7673185 A JP 7673185A JP S61235542 A JPS61235542 A JP S61235542A
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- steel
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/082—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from steel or ferrous alloys
- F28F21/083—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from steel or ferrous alloys from stainless steel
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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。
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、断続加熱等の耐久性にすぐれたフェライト系
ステンレス鋼に係シ、さら忙詳しくは高温までの断続的
な加熱がくシ返される環境下にあっても、酸化に対する
耐久性はもとよシ、加熱・冷却のく少返しによる材料自
体の変形が小さいという性質を有するフェライト系ステ
ンレス鋼に関する。
ステンレス鋼に係シ、さら忙詳しくは高温までの断続的
な加熱がくシ返される環境下にあっても、酸化に対する
耐久性はもとよシ、加熱・冷却のく少返しによる材料自
体の変形が小さいという性質を有するフェライト系ステ
ンレス鋼に関する。
（従来の技術）
一般Ｋ、例えば、石油、ガス等を燃料とする各種の燃焼
器具部品は、高温の燃焼排ガスにさらされて断続的な加
熱・冷却のくり返しを受けるため。
器具部品は、高温の燃焼排ガスにさらされて断続的な加
熱・冷却のくり返しを受けるため。
その構成材料には、高温の燃焼雰囲気下でも酸化に対す
る抵抗力はもとより、加熱・冷却のくシ返しによって生
ずる熱的な負荷に対しても構成材料としての耐久性を要
求される。
る抵抗力はもとより、加熱・冷却のくシ返しによって生
ずる熱的な負荷に対しても構成材料としての耐久性を要
求される。
従来、こうした用途に多用されてきたフェライト系ステ
ンレス鋼はＳＯ２４３０鋼に代表される。
ンレス鋼はＳＯ２４３０鋼に代表される。
しかし、この鋼は高温での耐酸化性に不十分な点がある
ばかシでなく、燃焼雰囲気下ではときとして局部的なこ
ぶ状の酸化物や、赤色ないしは褐色を呈した粉状の酸化
物が生ずるいわゆる異常酸化を起し、酸化が著しく加速
するという問題点があった二さらＫ、この種の鋼におい
ては、例えば９５０℃を超えるような高温では、金属組
織の−部がオーステナイト相に変態する量が多く、この
ような温度域までの高熱冷却を受けると変態がその都度
〈シ返され、これに起因して次第に材料そのものが変形
するのみならず、表面での酸化保護皮膜の密着性も低下
し耐酸化性が劣化するという、構成材料として好ましく
彦い問題点があった。とくに、この変態の〈シ返しに起
因する材料の変形は、加熱炉のシールプレートや暖房器
の熱交換部品などで、スポット溶接外れの原因にもなり
、酸化とは異なった意味で耐久性を落す。
ばかシでなく、燃焼雰囲気下ではときとして局部的なこ
ぶ状の酸化物や、赤色ないしは褐色を呈した粉状の酸化
物が生ずるいわゆる異常酸化を起し、酸化が著しく加速
するという問題点があった二さらＫ、この種の鋼におい
ては、例えば９５０℃を超えるような高温では、金属組
織の−部がオーステナイト相に変態する量が多く、この
ような温度域までの高熱冷却を受けると変態がその都度
〈シ返され、これに起因して次第に材料そのものが変形
するのみならず、表面での酸化保護皮膜の密着性も低下
し耐酸化性が劣化するという、構成材料として好ましく
彦い問題点があった。とくに、この変態の〈シ返しに起
因する材料の変形は、加熱炉のシールプレートや暖房器
の熱交換部品などで、スポット溶接外れの原因にもなり
、酸化とは異なった意味で耐久性を落す。
従来、高温使用を目的としたフェライト系ステンレス鋼
開発は数多くなされ、例えば特公昭５７−２２６７号公
報、あるいは同５９−１７８３号公報等に開示されてい
るが、これらはいずれも酸化に対する抵抗力の増大を主
目的としたものであり、くり返し加熱・冷却下での材料
自体の変形に着目した例は見当たらないのが現状である
０（発明が解決しようとする問題点） 本発明者はかかる現状に鑑み、高温での酸化に対して抵
抗力をもつことけもとよシ、高温までの加熱・冷却のく
夛返しに際しても材料変形のきわめて少ないフェライト
系ステンレス鋼を提供することを目的とする。
開発は数多くなされ、例えば特公昭５７−２２６７号公
報、あるいは同５９−１７８３号公報等に開示されてい
るが、これらはいずれも酸化に対する抵抗力の増大を主
目的としたものであり、くり返し加熱・冷却下での材料
自体の変形に着目した例は見当たらないのが現状である
０（発明が解決しようとする問題点） 本発明者はかかる現状に鑑み、高温での酸化に対して抵
抗力をもつことけもとよシ、高温までの加熱・冷却のく
夛返しに際しても材料変形のきわめて少ないフェライト
系ステンレス鋼を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明者らは種々検討を重ねた結果、重量％でＣｒ ：
１０〜２０ ＴｏＯ範囲で、Ｃを０．０２％ ＮＯ，
０８係含有せしめ、Ｓｌを高めたものに若干のＡｌを添
加することＫより、大気中はもとより燃焼雰囲気中にお
いても、高温での酸化に対して十分な抵抗を有するのみ
ならず、９５０℃を超える高温までの加熱・冷却に際し
ても材料自体の変形がきわめて小さく、構成材料として
このような環境下にあっても優れた耐久性を具備したフ
ェライト系ステンレス鋼が得られることを知見した。
１０〜２０ ＴｏＯ範囲で、Ｃを０．０２％ ＮＯ，
０８係含有せしめ、Ｓｌを高めたものに若干のＡｌを添
加することＫより、大気中はもとより燃焼雰囲気中にお
いても、高温での酸化に対して十分な抵抗を有するのみ
ならず、９５０℃を超える高温までの加熱・冷却に際し
ても材料自体の変形がきわめて小さく、構成材料として
このような環境下にあっても優れた耐久性を具備したフ
ェライト系ステンレス鋼が得られることを知見した。
（発明の構成・作用）
すなわち本発明は重量％で
Ｃ：０．０２〜０．０８係
Ｓｉ：１．５ 〜３．０ チ
Ｍｎ ： １． Ｏチ以下
Ｃｒ：１０ 〜２０ ％
Ａｌ： ０．０５〜１．Ｏ％未満
で残部がＦ＠および製鋼上下可避的に混入する不純物か
らなることを特徴とする断続的加熱時の耐久性にすぐれ
たフェライト系ステンレス鋼である。
らなることを特徴とする断続的加熱時の耐久性にすぐれ
たフェライト系ステンレス鋼である。
以下に本発明の詳細な説明する。
最初に本発明鋼の成分限定理由について述べる。
まず、Ｃは耐酸化性を劣化させる元素であシ、耐酸化性
に主眼を置いた場合よシ低減することが従来行なわれて
来た。しかしながら、Ｃは同時にフェライト系ステンレ
ス鋼の高温強度を改善する元素でもある。フェライト系
ステンレス鋼は高温での強度がごく小さいため、材料の
板厚が１ｍ以下程度の薄いものでは、高温時に表面に生
成する酸化皮膜と金属素地との体積差や熱膨張率の差に
起因して発生する応力によって材料そのものが変形しや
すい。ことに、保護性の強い強固な酸化皮膜が生ずる場
合はどこの傾向が強い。したがって、本発明にあっては
、耐酸化性を大きく劣化させない範囲で、上述の材料変
形を抑制するためにＣをある程度確保する必要がある。
に主眼を置いた場合よシ低減することが従来行なわれて
来た。しかしながら、Ｃは同時にフェライト系ステンレ
ス鋼の高温強度を改善する元素でもある。フェライト系
ステンレス鋼は高温での強度がごく小さいため、材料の
板厚が１ｍ以下程度の薄いものでは、高温時に表面に生
成する酸化皮膜と金属素地との体積差や熱膨張率の差に
起因して発生する応力によって材料そのものが変形しや
すい。ことに、保護性の強い強固な酸化皮膜が生ずる場
合はどこの傾向が強い。したがって、本発明にあっては
、耐酸化性を大きく劣化させない範囲で、上述の材料変
形を抑制するためにＣをある程度確保する必要がある。
ところが、Ｃは高温においてｒ相を形成しやすくする元
素であシ、多量添加は前述の加熱・冷却に際しての材料
の経時変形を促進し、かつ酸化保護皮膜の密着性をも低
下させる。このＣをある程度以上含有せしめた場合に生
ずる悪影嘗を除くには、高温でα相を安定化する必要が
あシ、この意味で検討の結果若干のＡｌ添加が有効であ
る。
素であシ、多量添加は前述の加熱・冷却に際しての材料
の経時変形を促進し、かつ酸化保護皮膜の密着性をも低
下させる。このＣをある程度以上含有せしめた場合に生
ずる悪影嘗を除くには、高温でα相を安定化する必要が
あシ、この意味で検討の結果若干のＡｌ添加が有効であ
る。
すなわち、本発明鋼にあっては、ｃＦｉ有害な作用と有
用な作用とを併せもち、有害な作用をＡｌ添加によりて
除去するものであるから、Ｃ量はＡｌ量とのかねあいで
決定されるが、Ｃ量が重量％でｏ、ｏｓｓ超含まれると
耐酸化性が極度に低下する上、１俤以上Ａｌを添加して
も加熱・冷却による変形を抑える効果が小さく製造性も
低下する等の弊害が大きくなるためＣの上限を０．０８
％とした。
用な作用とを併せもち、有害な作用をＡｌ添加によりて
除去するものであるから、Ｃ量はＡｌ量とのかねあいで
決定されるが、Ｃ量が重量％でｏ、ｏｓｓ超含まれると
耐酸化性が極度に低下する上、１俤以上Ａｌを添加して
も加熱・冷却による変形を抑える効果が小さく製造性も
低下する等の弊害が大きくなるためＣの上限を０．０８
％とした。
またＣ：０．０２％未満では前述の酸化皮膜と素地との
間に発生する応力による変形が著しく大きくなる他、製
鋼設備も限定され経済的でない。以上の事情を考慮しＣ
Ｖｉｏ、０２〜０．０８チとした。
間に発生する応力による変形が著しく大きくなる他、製
鋼設備も限定され経済的でない。以上の事情を考慮しＣ
Ｖｉｏ、０２〜０．０８チとした。
次に、Ｓｉは、耐酸化性を改善するのに有効な元素であ
シ、ことに本発明鋼にありては、異常酸化を防止するの
に効果が大きい。この意味で１．５チ以上の添加が必要
であるが、多量の添加は材料のしん性、加工性を劣化さ
せ、製造が困難となるため、上限金３．０１とした。
シ、ことに本発明鋼にありては、異常酸化を防止するの
に効果が大きい。この意味で１．５チ以上の添加が必要
であるが、多量の添加は材料のしん性、加工性を劣化さ
せ、製造が困難となるため、上限金３．０１とした。
また、Ｍｎは通常、製鋼上下可避的に含有され、また脱
酸及び加工性の改善の点から若干量の添加が必要である
が、１チを超えて含まれると、耐酸化性に悪影響を及ば
ずばかりでなく、高温でγ相を形成しやすくするため、
本発明鋼にあっては１チ以下とする必要がある。
酸及び加工性の改善の点から若干量の添加が必要である
が、１チを超えて含まれると、耐酸化性に悪影響を及ば
ずばかりでなく、高温でγ相を形成しやすくするため、
本発明鋼にあっては１チ以下とする必要がある。
さらに、Ｃｒはフェライト系ステンレス鋼にあっては最
も基本的な元素であシ、耐酸化性を確保するＫは必須で
ある。本発明にあっては保護皮膜の形成の点でＳｔとの
相乗作用があり、最低限必要な耐酸化性の確保には１０
％以上の添加を要するし、量が増すほどその効果がある
が、２０％を超えて添加しても本発明鋼にあっては効果
が小さく、むしろ製造性を劣化させるので上限を２０係
とした。
も基本的な元素であシ、耐酸化性を確保するＫは必須で
ある。本発明にあっては保護皮膜の形成の点でＳｔとの
相乗作用があり、最低限必要な耐酸化性の確保には１０
％以上の添加を要するし、量が増すほどその効果がある
が、２０％を超えて添加しても本発明鋼にあっては効果
が小さく、むしろ製造性を劣化させるので上限を２０係
とした。
ま九、 Ａｌは、本発明にありては最も重要な元素であ
シ、添加の主目的は、高温でのα相を安定化し、γ相形
成を防ぐことＫある。この意味で、本発明鋼にあっては
、ことに高温でのγ相形成を著しく促進するＣ量との関
係からＡｌ量が決定されるが、Ｃ量が前記範囲にありて
はＡｌけ少なくともｏ、ｏｓｓ以上必要である。しかし
、多量に添加しても、γ相抑制効果が飽和する傾向をも
ち、前述の通り製造性をも著しく低下するので上限を１
チ未満とした。
シ、添加の主目的は、高温でのα相を安定化し、γ相形
成を防ぐことＫある。この意味で、本発明鋼にあっては
、ことに高温でのγ相形成を著しく促進するＣ量との関
係からＡｌ量が決定されるが、Ｃ量が前記範囲にありて
はＡｌけ少なくともｏ、ｏｓｓ以上必要である。しかし
、多量に添加しても、γ相抑制効果が飽和する傾向をも
ち、前述の通り製造性をも著しく低下するので上限を１
チ未満とした。
以上の如く構成された本発明鋼は例えば石油又はガス暖
房器の熱交換器、あるいは加熱炉のシールプレート等９
００℃を超えるような高温までの加熱・冷却を受ける恐
れのある部位に用いた場合、材料の変態の〈シ返しＫよ
って生ずる酸化抵抗の劣化のみならず、変形をも抑制し
、これらの構成材としてすぐれた耐久性を示す。
房器の熱交換器、あるいは加熱炉のシールプレート等９
００℃を超えるような高温までの加熱・冷却を受ける恐
れのある部位に用いた場合、材料の変態の〈シ返しＫよ
って生ずる酸化抵抗の劣化のみならず、変形をも抑制し
、これらの構成材としてすぐれた耐久性を示す。
なお、本発明の鋼は通常のフェライトステンレス鋼の製
造手段によシ、溶製、鋳造、圧延、焼鈍。
造手段によシ、溶製、鋳造、圧延、焼鈍。
加工、溶接を行なって所望の形状の部材とすることがで
きる。
きる。
次に、本発明の効果を実施例によりさらに具体的に説明
する。
する。
（実施例）
第１表は供試鋼の成分を示す。すなわち、Ａ１〜６が本
発明鋼であう、屋７〜１２は比較鋼である。これらの鋼
はいずれも冥験室的に溶製した後、鍛造、熱延、焼鈍、
冷延、焼鈍の各工程を経て、短柵状の試料を作成し九。
発明鋼であう、屋７〜１２は比較鋼である。これらの鋼
はいずれも冥験室的に溶製した後、鍛造、熱延、焼鈍、
冷延、焼鈍の各工程を経て、短柵状の試料を作成し九。
酸化試験及び断続加熱時の耐久試験としては（１）大気
中で３０分加熱、１５分冷却（２）ガソリンエンジンの
排気ガス中で６時間加熱のくシ返しを行ない、耐久性の
指標として試験後の長手方向への板の伸び率を測定した
。
中で３０分加熱、１５分冷却（２）ガソリンエンジンの
排気ガス中で６時間加熱のくシ返しを行ない、耐久性の
指標として試験後の長手方向への板の伸び率を測定した
。
さらＫ、板厚１ ｍｍ、ＩＰｉｌ ５０ ｍ、長さ１０
０ｍ＋７）板を２ツノ代３５電で２枚重ねとし、ラップ
部中央に１点スポット溶接を、円錐台形型５．６ ｗｍ
φの電極を用い、加圧力２００に＆、電流４８００Ａで
冥施した継手の両端を固定し、大気中で加熱・冷却を〈
シ返した場合スポット溶接部が外れるか、またはその近
傍に割れが入るまでのくシ返し数を調べた。
０ｍ＋７）板を２ツノ代３５電で２枚重ねとし、ラップ
部中央に１点スポット溶接を、円錐台形型５．６ ｗｍ
φの電極を用い、加圧力２００に＆、電流４８００Ａで
冥施した継手の両端を固定し、大気中で加熱・冷却を〈
シ返した場合スポット溶接部が外れるか、またはその近
傍に割れが入るまでのくシ返し数を調べた。
第２表に大気中の９５０および１ｏｏｏ℃での〈シ返し
加熱・冷却３００回後の重量変化と、１０００℃での板
の伸び率及びエンジン排％ 、ｆ ス中、９００〜９５
０℃の加熱・冷却１０回くり返し後の重量変化を示す。
加熱・冷却３００回後の重量変化と、１０００℃での板
の伸び率及びエンジン排％ 、ｆ ス中、９００〜９５
０℃の加熱・冷却１０回くり返し後の重量変化を示す。
なお、同表中重量変化とは試験前後の重量差を試料面積
で除した値（■／−）であシ、伸び率とは、試験後の試
料を板厚方向にプレスして平面状に戻したときの試料の
長さから、試験前の試料長さを差し引いて、試験前の長
さで除した値を百分率で表示したものである。
で除した値（■／−）であシ、伸び率とは、試験後の試
料を板厚方向にプレスして平面状に戻したときの試料の
長さから、試験前の試料長さを差し引いて、試験前の長
さで除した値を百分率で表示したものである。
第２表から明らかな如く、本発明鋼は大気中、エンジン
排ガス中でも比較鋼に比べ酸化による重量変化が小さい
のみ々らず、１０００℃での〈シ返し加熱３００回後で
も材料自体の変形が極めて小さく、構成材としての耐久
性に優れていることが明らかである。
排ガス中でも比較鋼に比べ酸化による重量変化が小さい
のみ々らず、１０００℃での〈シ返し加熱３００回後で
も材料自体の変形が極めて小さく、構成材としての耐久
性に優れていることが明らかである。
次に、前述のスポット溶接部を大気中の１０００℃で３
０分加熱し、１５分間強制空冷するサイクルをくシ返し
た場合、スポット溶接部の溶接外れあるいはその近傍部
の割れ等の損傷が生ずるまでのくり返し数及びそのとき
の損傷状況について第３表に示す。第３表により、本発
明鋼は５００回以上の〈シ返しでも目立りた損傷はない
が、比較鋼はいずれも４００回以下でスポット外れある
いは割れといりた損傷が発生する。このことは、本発明
鋼が高温部品の構成材として耐久性に優れていることを
示すものである。
０分加熱し、１５分間強制空冷するサイクルをくシ返し
た場合、スポット溶接部の溶接外れあるいはその近傍部
の割れ等の損傷が生ずるまでのくり返し数及びそのとき
の損傷状況について第３表に示す。第３表により、本発
明鋼は５００回以上の〈シ返しでも目立りた損傷はない
が、比較鋼はいずれも４００回以下でスポット外れある
いは割れといりた損傷が発生する。このことは、本発明
鋼が高温部品の構成材として耐久性に優れていることを
示すものである。
（発明の効果）
以上の実施例からも明らかな如く本発明鋼は、高温の大
気中及び排ガス中においても酸化に対する抵抗力が優れ
ているのみならず、加熱・冷却のくシ返しを受けても材
料自体が徐々に変形する量がごく小さく、構成材として
重要な形状の維持に優れておシ、したがって加熱炉のシ
ールプレートや暖房器の熱交換器、等高温までの加熱・
冷却が〈シ返される環境下で使用される部品として適用
した場合、構成材としての耐久性の向上効果が大きいも
のであシ、産業上の効果は極めて顕著である。
気中及び排ガス中においても酸化に対する抵抗力が優れ
ているのみならず、加熱・冷却のくシ返しを受けても材
料自体が徐々に変形する量がごく小さく、構成材として
重要な形状の維持に優れておシ、したがって加熱炉のシ
ールプレートや暖房器の熱交換器、等高温までの加熱・
冷却が〈シ返される環境下で使用される部品として適用
した場合、構成材としての耐久性の向上効果が大きいも
のであシ、産業上の効果は極めて顕著である。
第 ３ 表
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 重量％で Ｃ：０．０２〜０．０８％ Ｓｉ：１．５〜３．０％ Ｍｎ：１．０％以下 Ｃｒ：１０〜２０％ Ａｌ：０．０５〜１％未満 で残部がＦｅおよび製鋼上下可避的に混入する不純物か
らなることを特徴とする断続的加熱時の耐久性にすぐれ
たフェライト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7673185A JPS61235542A (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 断続的加熱時の耐久性にすぐれたフエライト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7673185A JPS61235542A (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 断続的加熱時の耐久性にすぐれたフエライト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61235542A true JPS61235542A (ja) | 1986-10-20 |
| JPH0238655B2 JPH0238655B2 (ja) | 1990-08-31 |
Family
ID=13613721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7673185A Granted JPS61235542A (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 断続的加熱時の耐久性にすぐれたフエライト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61235542A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7882827B2 (en) * | 2005-11-18 | 2011-02-08 | Behr Gmbh & Co. Kg | Heat exchanger for a combustion engine |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5230213A (en) * | 1975-09-03 | 1977-03-07 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Ferritic stainless steel of excellent oxidation resistance |
| JPS56150161A (en) * | 1980-04-18 | 1981-11-20 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Al containing high si ferrite steel with excellent corrosion resistance and erosion resistance |
| JPS574699A (en) * | 1980-06-11 | 1982-01-11 | Clarion Co Ltd | Detecting device of sound balance center |
-
1985
- 1985-04-12 JP JP7673185A patent/JPS61235542A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5230213A (en) * | 1975-09-03 | 1977-03-07 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Ferritic stainless steel of excellent oxidation resistance |
| JPS56150161A (en) * | 1980-04-18 | 1981-11-20 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Al containing high si ferrite steel with excellent corrosion resistance and erosion resistance |
| JPS574699A (en) * | 1980-06-11 | 1982-01-11 | Clarion Co Ltd | Detecting device of sound balance center |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7882827B2 (en) * | 2005-11-18 | 2011-02-08 | Behr Gmbh & Co. Kg | Heat exchanger for a combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0238655B2 (ja) | 1990-08-31 |
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