JPS6345351A

JPS6345351A - 酸化スケ−ルの耐剥離性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金

Info

Publication number: JPS6345351A
Application number: JP21877686A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Ishii; 和秀石井; Tatsuo Kawasaki; 川崎　龍夫
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-04-21
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1988-02-26
Also published as: JPH048502B2

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、酸化スケールの耐剥離性に優れたＦｅ−Ｃｒ
−Ａｌ系合金に関し、高温酸化性雰囲気下で激しい繰返
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
適なほか、燃焼ガス排気系の機器、装置、暖房機部品な
どにも有用÷ある。

〔従来の技術〕

従来、自動車排ガス浄化用触媒コンバータには、コーデ
ィエライト（２Ｍ　ｇ　０畳２Ａ交２０３・５Ｓｉ０２
）の押出焼成ハニカムにγ−アルミナ微粒子を触媒担体
としてコーティングした後、Ｐｔなどの触媒をつけたも
のが用いられている。

特開昭５６−９６７２６号公報に示されているように、
このコーディエライト製ハニカムを耐酸化ステンレス箔
を組みたてて製作した金属製ハニカムにすると、コンバ
ータの小型化、エンジン性能の向上など、種々の利点が
ある。前記引用公報では耐酸化ステンレス箔としてイー
ｙ　トリウム（Ｙ）を添加したＦｅ−Ｃｒ−ＡＭ系合金
（Ｃｒ：１５〜２５Ｉ］Ｊ：量％、Ａｎ：３〜６！Ｉｆ
量％、Ｙ二０．３〜１．０１砥％）を提案しているが、
Ｙが希少金属であるため非常に高価となり、かつ供給量
にも不安があり、一般の自動車に用いるのは経済性の点
で困難であった。

これに対し、特開昭５８−１７７４３７号公報ではＣｒ
：８〜２５重量％、Ａｌ：３〜８ｉ量％、全希土類元素
が０．０６重量％までで、０．００２〜０．０５重量％
のＣｅ、Ｌａ、Ｎｄなどを添加した合金（以下これをＦ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ−ＲＥＭ合金と呼ぶ）の使用を提案して
いる。これは希土類元素の添加によってスケールの君離
を防いだＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金で、電熱線などには古
くから用いられていたものである。

コノようなＦｅ−Ｃｒ−Ａｎ−ＲＥＭ系合金では一般用
途では十分な酸化スケールの耐剥離性を持っているが、
自動車の排気ガス浄化用触媒コンへ−夕のように発進、
加速、停止のたびに過酷な高温繰返し酸化と激しい振動
を受ける場合、酸化スケールが剥離してしまう。

また、箔であるから、厚さが薄いため、さらに、このよ
うな箔の上に触媒をコーティングした構造であるから、
酸化スケールが剥離すると排ガス浄化能力の低下を招く
こととなる。

ＲＥＭ添加によりスケールの剥離を防止したＦｅ−Ｃｒ
−Ａｌ−ＲＥＭ合金ではＹ以外の希土類元素は熱間加工
性を低下させるため０．０５重量％以上の添加は不”Ｔ
　ｔｌとしている。

〔５８，明が解決しようとする問題点〕本発ｌＪ１は五
記実情に鑑み、高温繰返し酸化を受は激しい振動環境下
において酸化スケールの耐剥離性の極めて高い材料につ
き研究の結果所知見を得、この知見に基づいて本発明を
完成し、このような材料を提供することを目的とするも
のである。

前述の特開昭５８−１７７４３７では「全希土類の合計
が０．０６重量％である少なくとも０、００２％そして
０．０５％までのセリウムおよびランタン、ネオジムお
よびプラセオジムよりなるａからの添加物」として、Ｃ
ｅを必須とし、Ｌａ、Ｎｄ′８を区別していない。

しかし、本発明者らの研究によると、と述の６土類元素
添加による欠点は主にＣｅが原因であり、Ｌａのみを０
．０５重φ％を超えて添力口すると熱間加工中の割れを
発生することなく圧延加工が可能であり、かつ耐酸化性
、酸化スケールの耐剥離性を大幅に向とすることを新た
に知見した。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明はＣｅを除き、Ｌａを含む材料として、Ｃ：０．０２重量％以下Ｓｉ：１．５玉量％以下Ｃｒ：　１３重量％以上２７１量％以下Ａ文−３，５重
量％以上８重量％以下Ｌａ：０．０５１量％を超え、０．２０重量％以丁を含み、残分がＦｅと不可避不純物よりなることを特徴
とする酸化スケールの耐剥離性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａ
文系合金が上記問題点を解決する本発明の材料である。

次に本発明の第２発明は上記材料にＴｉをＣ重量％の５
倍以上ｏ、　ｉ　ｏ重９％以下−を含む酸化スケールの
＃羽雌性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａ文系合金である。

さらに本発明の第３の発明は、第１の発明において、Ｌ
ａが０．２０　％　呈％未満で、Ｃｅ、Ｌａを除くラン
クメイドが０．００１　％　Ｑ％以上０．０３１ｊ＆ｊ
％未満を含み、かつランクメイドの合計が０、２０１　
；ｆ％以下である酸化スケールの耐剥離性に優れたＦｅ
−Ｃｒ−Ａ文系合金である。

また本９．川の第４の発明は、上記第３の発明に、Ｔｉ
をＣ重量％の５倍以上の０．１０重量％以下を含む酸化
スケ−□ルの耐剥離性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａ文系合金
である。

〔作用〕

本発明合金は各成分の含有量によって、耐酸化性及び酸
化スケールの剥離性が極めて高くなる作用を有し、特に
Ｃｅを積極的に除外したランクメイドを利用したもので
ある。以下各成分の限定理由を述べる・ ■　Ｌａ：Ｏ，ＯＳ重量％以下では厚さ５０ｇｍ程度の箔での耐酸
化性及び酸化スケールの耐剥離性を確保できず、０．２
０重量％を超えると熱間圧延が不可ｔｍになるので０．
０５重量％を超えて０．２０重量％以下とした。

■　Ｌａ、Ｃｅを除いたランタンイド：ランタノイドは
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄその他原子番号５１から７１までの１
５種の金属元素である。Ｃｅ、Ｌａを除くランクメイド
は耐酸化性及び酸化スケールの耐剥離性向上に対しＬａ
と同様な効果があり、かつ、原鋲石からＬａを精製する
場合、純粋なＬａより、Ｎｄ等を含有した形態の方が容
易な場合があることから、Ｃｅ、Ｌａを除＜Ｎｄ等のラ
ンタノイドを０、　ＯＯ１〜０．０３重量％含宥するこ
とができる。ただし、Ｃｅは熱間加工性、耐酸化性を悪
化させるので含まない、また、熱間圧延が不可濠となる
のでランクメイドの合計は０．２０ｆｆｉ、１％以下と
する。

（段　Ｃｒ：１３玉量％未満では耐酸化性が確保できず、２７重量９
６Ｔ、超えると靭性が低下し、冷間加工が困難となるの
で１３〜２７重量％とした。

＝）　　　Ａ　文　：３、５　！１１量％未満では耐酸化性が確保できず、８
屯＋、）％を超えると熱間圧延が困難となるので３．５
〜８重量％とじた。

く情シＩＳｉ：耐酸化性向上に有効であるが１．５重量％を超えると加
工性を低下させるので１，５重量％以下とした。

（６）ｃ：過剰になると靭性を低下させ、冷間圧延性、加工性を悪
化させるので０．０２重量％以下にする必要がある。

■　Ｔｉ：以北のほかにざらにＴｉを添加するとＴｉが
炭化物となってＣを固定して靭性を改善する。Ｔｉはｃ
Ｈ度の５倍以上添加しないとその改善効果が表れないが
、０．１重量％を超えて添加すると耐酸化性を低下させ
るので、Ｃ重量％の５倍〜Ｏ，Ｉ　０重量％とする。

〔実施例〕

第１表に本発明の実施例の合金の化学成分を示し、第２
表に比較例の合金の化学成分を示す。

実施例および比較例はそれぞれ１０ｋｇインゴットに溶
！Ａ造塊した後、１２００℃で板厚３ｍｍまで熱間圧延
した。この段階でＲＥＭｅ度が０、０５８重量％のＢ−
３、ＬａＣ度が０．２２１１％のＢ−４、Ｃｅ濃度が０
．０８５ｆｉ１％のＢ−６、Ａ交Ｃ度が８゜２重量％の
Ｂ−１０は熱間圧延時に鋼塊が割れたので、その後の試
験は行っていない。

実施例および比較例の上記Ｂ−３，４，６，１２を除く
比較例は、次に９００℃で焼鈍した後シャルピー試験を
行ない靭性を調べた。その結果の一部を第１図に示す、
Ｃ濃度がｏ、ｏｏｉ重量％と低いＡ−１やＣ濃度は０．
０１６１ｆｉ％と高いがＴｉを０．０９重量％添加した
Ａ−３は延性・脆性遷移温度が５０〜７０℃と良好な靭
性があり、冷間圧延が容易であった。これに対してＣが
０、０２２重量％と高いＢ−８は遷移温度が１３０℃と
靭性が悪く冷間圧延が困難であり温間圧延で行う必要が
あった。同様にＣｒが２７．２重量％のＢ−１１とＳｔ
が１．８重量％のＢ−１４も遷移温度が１００℃を超え
冷間圧延が困難であった。

その後、脱スケール、冷間圧延（Ｂ−８、Ｂ−１１、Ｂ
−１４は温間圧延）、焼鈍を繰返し板厚５０ルｍの箔に
した。これから板厚５０ｕＬｍ、ｖＡ２０ｍｍ、長さ３
０ｍｍの試験片を採取して、１１５０℃大気中雰囲気で
酸化試験を行った。

その結果の一部を第２図に示す、Ｔｉが０．２１重量％
と高いＢ−９、Ｃｅが０．０６２重量％（７）Ｂ−７は
１００−１２０時間で完全に酸化して原形を留めていな
い、同様にＡ文が３．２重量％のＢ−１２、Ｃｒが１２
．５１　Ｑ％のＢ−１３も耐酸化性が不十分であった。

それに対し実施例Ａ−２は高価なＦｅ−Ｃｒ−Ａ文−Ｙ
合金であるＢ−１に匹敵する良好な耐酸化性を示し、２
０Ｃ１！？間後も酸化増量が１．１ｍｇ／ｒｎ’と非常
に良好な耐酸化性を示している。この様にＣｅは耐酸化
性を低下させるが、Ｌａ、ＮｄはＹと同様に耐酸化性を
大幅に向トさせている。

最後に同一形状の試験片を１１５０℃大気中雰囲気で３
０分間酸化させた後、１２分間急冷するのを１回として
、２００回の繰返し酸化を行った後、電子顕微鏡で酸化
スケールの検査をした１例として実施例Ａ−２の結果を
第３図に、比較例Ｂ−２の結果を第４図に示す、実施例
Ａ−２では酸化スケールの剥離は全く見られないが、比
較例Ｂ−２では半分程度の酸化スケールが剥離している
。

Ｌａが０．０３重量％（７）Ｂ−５、Ｃｒが低い比較例
Ｂ−１３も同様な剥離が観察された。

以上の結果を総合して第１表、第２表中に合わせて評価
したが、本発明の範囲にある第１表のＦｅ−Ｃｒ−ＡＪ
Ｉ−Ｌａ　（−Ｔｉ）合金は製造性および特性の両方に
おいて優れていることは明白である。

Ｌａ、Ｎｄは熱間加工性をあまり低下させず、耐酸化性
、耐剥離性を大幅に向ヒさせるが、Ｃｅは熱間加工性、
耐酸化性を大幅に低下させることが１１白である。

なお、第１表、第２表中における評価の区分は以下の基
亭による。

熟間圧延性： ○：１２００℃加熱後、熱間圧延可壱であったもの。

Ｘ：　１２００℃加熱後、熱間圧延不可俺であったもの
。

靭　性：Ｏ・熱延焼鈍板での脆性−延性遷移温度が１００℃未満
のもの。

×：熱延焼鈍板での脆性−延性遷移温度が１００℃以上
のもの。

耐酸化性：０：５０μｍ厚の箔で１１５０℃×１４４時間大気中加
熱後の重量増加が１．５　ｍ　ｇ　／ｃｒｎ’未満。

Ｘ：５０ｇｍ厚の箔で１１５０℃Ｘ１４４蒔間大気中加
熱後の重量増加がり、５ｍｇ／ｃ　ｍ’以り。

耐剥）性：Ｑ＋５０ｇｍ厚の箔で１１５０℃大気中３０分間加熱後
１２分間Ｓ冷を１回とじて２００回繰返した後酸化スケールの剥離がないもの。

×：５０井ｍ厚の箔で１１５０℃大気中３０分間加熱後
１２分間急冷を１回として２００回繰返したとき酸化スケールの剥離があるもの。

また、前述の特開昭５８−９６７２６号公報では特殊な
熱処理で表面に長さ数ｇｍのＡ文２０３ウィスカーを生
成した上に、触媒のコーティングを行っている０本発明
鋼もこれと同一の熱処理を行った場合、良好なＡ文２０
３ウィスカーが生成するので、この製造方法による触媒
コンへ−夕にも好適である。

（発Ｉ刀の効果〕以りの実験結果が示すように、本発明鋼は熱間圧延性、
冷間圧延性、耐酸化性、酸化スケールの耐′Ａｇｌ性に
優れており、かつ安価であることから自動車の触媒コン
バータ用ステンレス箔に最適であり、自動車の公害対策
とにおけるメリットは大きい、また他の過酷な繰返し酸
化を受ける用途にも有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼鈍後の８延板のシャルピー試験結果を示すグ
ラフ、第２図は厚さ５０．ｗｍの箔での酸化試験結果を
示すグラフ、第３図は実施例の繰返し酸化後の表面電子
顕Ｗ！Ｌ鏡写真、第４図は比較例の経返し酸化後の表面
電子顕微鏡写真である。

Claims

【特許請求の範囲】１　Ｃ：０．０２重量％以下Ｓｉ：１．５重量％以下Ｃｒ：１３重量％以上２７重量％以下Ａｌ：３．５重量％以上８重量％以下Ｌａ：０．０５重量％を超え、０．２０重量％以下を含み、残分がＦｅと不可避不純物よりなることを特徴
とする酸化スケールの耐剥離性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ系合金。２　Ｃ：０．０２重量％以下Ｓｉ：１．５重量％以下Ｃｒ：１３重量％以上２７重量％以下Ａｌ：３．５重量％以上８重量％以下Ｌａ：０．０５重量％を超え、０．２０重量％以下Ｔｉ：Ｃ重量％の５倍以上０．１０重量％以下を含み、残分がＦｅと不可避不純物よりなることを特徴
とする酸化スケールの耐剥離性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ系合金。３　Ｃ：０．０２重量％以下Ｓｉ：１．５重量％以下Ｃｒ：１３重量％以上２７重量％以下Ａｌ：３．５重量％以上８重量％以下Ｌａ：０．０５重量％を超え、０．２０重量％未満Ｃｅ、Ｌａを除くランタノイド：０．００１重量％以上
０．０３重量％未満で、かつランタノイドの合計が０．２０重量％以下を含み、残分がＦｅと不可避不純物よりなることを特徴
とする酸化スケールの耐剥離性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ系合金。４　Ｃ：０．０２重量％以下Ｓｉ：１．５重量％以下Ｃｒ：１３重量％以上２７重量％以下Ａｌ：３．５重量％以上８重量％以下Ｌａ：０．０５重量％を超え、０．２０重量％未満Ｃｅ、Ｌａを除くランタノイド：０．００１重量％以上
０．０３重量％未満で、かつランタノイドの合計が０．２０重量％以下Ｔｉ：Ｃ重量％の５倍以上０．１０重量％以下を含み、残分がＦｅと不可避不純物よりなることを特徴
と酸化スケールの耐剥離性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系
合金。