KR20210109596A

KR20210109596A - 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법, 그리고, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판

Info

Publication number: KR20210109596A
Application number: KR1020217024236A
Authority: KR
Inventors: 아키토 미즈타니; 미츠유키 후지사와
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2021-09-06
Also published as: EP3929322A1; WO2020170628A1; US20220118740A1; JP6791458B1; US20230271405A1; CN113383103B; CN113383103A; EP3929322A4; JPWO2020170628A1

Abstract

질량％ 로, C : 0.030 ％ 이하, Si : 1.0 ％ 이하, Mn : 1.0 ％ 이하, P : 0.040 ％ 이하, S : 0.010 ％ 이하, Cr : 11.0 ∼ 30.0 ％, Al : 8.0 ∼ 20.0 ％, Ni : 0.05 ∼ 0.50 ％, Mo : 0.01 ∼ 6.0 ％ 및 N : 0.020 ％ 이하를 함유함과 함께, Zr : 0.01 ∼ 0.20 ％ 및 Hf : 0.01 ∼ 0.20 ％ 중에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성으로 한다.

Description

페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법, 그리고, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판

본 발명은, 전기 저항율 및 내산화성이 우수하고, 또한, 판두께가 얇은 경우이더라도, 휨이나 왜곡과 같은 변형이 적은 페라이트계 스테인리스 강판, 및, 당해 페라이트계 스테인리스 강판의 소재가 되는 Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판에 관한 것이다.

저항 발열체에 전류를 흘렸을 때에 발생하는 줄 열에 의해 물체를 가열하는 방법을, 저항 가열이라고 한다. 이 방법은, 전기 에너지로부터 열 에너지로의 변환 효율이 양호하고, 또 제어 장치도 간편하게 끝난다. 그 때문에, 이 방법은, 공업용 전기로나 전열 조리기 등의 폭넓은 분야에서 이용되고 있다.

이 저항 가열에 있어서 사용되는 저항 발열체는, Ni-Cr 합금이나 Fe-Cr 합금으로 대표되는 금속 발열체와, SiC 로 대표되는 비금속 발열체로 분류할 수 있다. 이 중, 금속 발열체는, 비금속 발열체에 비해 가공성이 우수하므로, 박재 (箔材) 나 선재 (線材) 로 가공할 수 있다. 그 때문에, 금속 발열체는, 창유리나 플로어 등의 얇은 부재나, 장갑 등의 굽힘 부하가 가해지는 부재에도 적용 가능하다.

이와 같은 금속 발열체로서, 예를 들어, JIS C 2520 에는, 전열용 합금선 및 전열용 합금대로서 Ni-Cr 합금 3 종 (전열용 니켈크롬 선 및 띠 (帶) 의 1 ∼ 3 종) 과, Fe-Cr 합금 2 종 (전열용 철크롬 선 및 띠의 1 ∼ 2 종) 이 규정되어 있다. 여기서, Ni-Cr 합금은, Cr : 15 ∼ 21 ％, Si : 0.75 ∼ 3 ％ 를 주된 첨가 원소로 하는 Ni 기 합금이다 (또한, 각 원소의 「％」 는 질량％ 이며, 이하 동일하다). Fe-Cr 합금은, Cr : 17 ∼ 26 ％, Al : 2 ∼ 6 ％, Si : 1.5 ％ 이하를 주된 첨가 원소로 하는 Fe 기 합금이다.

그 중에서도, Fe-Cr 합금, 특히, Al 을 많이 함유하는 스테인리스 강판 (이후, Al 함유 스테인리스 강판이라고도 한다) 은, 고온에서의 내산화성이 우수하고, 또한, Ni-Cr 합금에 비해 저렴하다. 그 때문에, Al 함유 스테인리스 강판은, 저항 발열체로서 폭넓게 적용되고 있다.

이와 같은 Al 함유 스테인리스 강판에 관한 기술로서, 예를 들어, 특허문헌 1 에는,

「C ≤ 0.03 ％, Cr ≤ 30 ％, Ti, Nb, V 또는 Mo 의 1 종 혹은 2 종 이상을 0.01 ∼ 0.8 ％ 함유하는 스테인리스 강판의 적어도 편면에, 함유시키는 Al 량에 상당하는 비율이 되도록 Al 판을 중첩하고, 이것을 롤 사이에 통과시켜 적층 압접판으로 하고, 얻어진 적층 압접판을, 600 ∼ 1300 ℃ 범위의 온도에 있어서 Al 층이 용융하지 않고 합금화하는 조건으로 확산 처리를 실시하는 것으로 이루어지는 고(高) Al 함유 스테인리스 강판의 제조법.」

이 개시되어 있다.

또, 특허문헌 2 에는,

「질량％ 로, Cr : 10 ％ 이상 30 ％ 이하, Al : 6.5 ％ 초과 15 ％ 이하로서, Ti : 0.02 ％ 이상 0.1 ％ 이하와 Nb : 0.02 ％ 이상 0.3 ％ 이하의 일방 또는 양방을 포함하고, La : 0.01 ％ 이상 0.1 ％ 이하, Ce : 0.01 ％ 이상 0.1 ％ 이하, P : 0.01 ％ 이상 0.05 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 Fe-Cr-Al 계 스테인리스 강판.」

이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 평2-133563호 일본 공개특허공보 2004-169110호

그런데, Al 함유 스테인리스 강판은, Al 에 의해 전기 저항율을 높이고 있다. 그러나, Al 은, 강 (鋼) 의 인성 (靭性) 을 저하시키는 원소이다. 그 때문에, Al 함유량이 많아질수록, 열간 압연이나 냉간 압연 시에 균열이 발생하기 쉬워진다.

따라서, Al 함유량이 6.5 ％ 이상인 스테인리스 강판을, 일반적인 주조·압연법에 의해 제조하는 것은 곤란하다.

그 때문에, 특허문헌 1 의 기술에서는, 소지 (素地) 강판이 되는 스테인리스 강판의 적어도 일방의 면에, Al 판을 중첩한 적층 압접판을 준비하고, 이 적층 압접판에 소정의 열처리 (이하, 확산 열처리라고도 한다) 를 실시한다. 이에 따라, 스테인리스 강판 중에 Al 을 확산시켜, 최종 제품이 되는 스테인리스 강판의 Al 함유량을 높이고 있다.

또, 특허문헌 2 의 기술에서도, 소지 강판이 되는 스테인리스 강판의 표면에 Al 또는 Al 합금을 부착시킨 복층판을 준비하고, 이 복층판에 소정의 확산 열처리 (확산 어닐링) 를 실시한다. 이에 따라, 스테인리스 강판 중에 Al 을 확산시켜, 최종 제품이 되는 스테인리스 강판의 Al 함유량을 높이고 있다.

그러나, 특허문헌 1 및 2 의 기술에서는, 확산 열처리 시에 휨이나 왜곡과 같은 변형이 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 이 문제는, 특히 판두께가 얇은 강판에 있어서 현저하다. 또, 확산 열처리 후에 얻어지는 강판에서는, Al 이 다량으로 고용하고 있으므로, 강도가 대폭 상승하고 있다. 그 때문에, 확산 열처리 시에, 강판에 휨이나 왜곡과 같은 변형이 발생되어 버리면, 원래 형태로 교정하는 것이 매우 곤란하다. 게다가, 상기의 적층 압접판이나 복층판을 소정의 부품 형상으로 가공한 후에 확산 열처리를 실시한 경우에도, 확산 열처리 시에 변형이 발생하고, 부품 형상이 변형된다는 문제가 발생한다.

본 발명은, 상기의 문제를 해결하기 위해서 개발된 것으로서, 전기 저항율 및 내산화성이 우수하고, 또한, 판두께가 얇은 경우이더라도, 휨이나 왜곡과 같은 변형이 적은 페라이트계 스테인리스 강판을, 그 제조 방법과 함께 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은, 상기의 페라이트계 스테인리스 강판의 소재가 되는 Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그래서, 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해서, 여러 가지 검토를 거듭하였다. 먼저, 발명자들은, 상기의 소지 강판 (스테인리스 강판) 의 표면에, Al 판이나 Al 또는 Al 합금이 부착된 층 (이하, Al 층이라고도 한다) 을 갖는 적층 압접판이나 복층판에 대하여 확산 열처리를 실시할 때에, 휨이나 왜곡과 같은 변형이 발생하는 원인에 대해서, 조사·검토를 거듭하였다.

그 결과, 이 변형은, 소지 강판 중에 Al 이 확산할 때의 밀도 변화에서 기인하는 것을 밝혀냈다.

즉, 스테인리스 강판 중에 Al 이 확산 고용하면, 스테인리스 강판의 밀도가 저하되어, 체적이 증가하려고 한다. 확산 열처리의 과정에서는, 소지 강판의 표층부의 Al 함유량이 중심부의 Al 함유량보다 높아져, 소지 강판의 판두께 방향으로 밀도가 상이한 상태가 발생한다. 또, 소지 강판 표면의 Al 부착량이 불균일해지면, 소지 강판 표면의 면내 방향에서도 밀도가 상이한 상태가 발생한다. 그 결과, 강판 중에 응력이 발생한다. 스테인리스 강판, 특히 페라이트계 스테인리스 강판은, 고온에서의 강도가 그만큼 높지 않기 때문에, 강판이 발생한 응력에 견디지 못하고, 휨이나 왜곡과 같은 변형이 발생한다.

그래서, 발명자들은, 상기의 지견을 기초로, 확산 열처리 시에 발생하는, 휨이나 왜곡과 같은 변형을 억제하기 위해서, 더욱 검토를 거듭하였다.

그 결과, 이하의 지견을 얻었다.

즉,

(1) 소지 강판이 되는 페라이트계 스테인리스 강판의 성분 조성을 적정하게 조정하는, 구체적으로는, Zr 및 Hf 중에서 선택되는 적어도 1 종과, Mo 를 각각 적정량 함유시킴으로써, 내산화성을 담보하면서, 소지 강판의 고온에서의 강도를 높이는 것, 및,

(2) 소지 강판 표면의 Al 층을 증착법에 의해 형성하고, 또한, 그 두께를 적정하게 제어함으로써, 소지 강판 표면에 있어서의 Al 부착량의 불균일 상태를 해소하는 것,

이 유효하다.

그리고, 상기 (1) 및 (2) 의 조건을 동시에 만족시킨 Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판에, 소정의 확산 열처리를 실시함으로써, 전기 저항율 및 내산화성이 우수하고, 또한, 판두께가 얇은 경우이더라도, 휨이나 왜곡과 같은 변형이 적은 페라이트계 스테인리스 강판이 얻어진다.

본 발명은, 상기의 지견에 기초하여, 더욱 검토를 가하여 완성된 것이다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1. 질량％ 로,

C : 0.030 ％ 이하,

Si : 1.0 ％ 이하,

Mn : 1.0 ％ 이하,

P : 0.040 ％ 이하,

S : 0.010 ％ 이하,

Cr : 11.0 ∼ 30.0 ％,

Al : 8.0 ∼ 20.0 ％,

Ni : 0.05 ∼ 0.50 ％,

Mo : 0.01 ∼ 6.0 ％ 및

N : 0.020 ％ 이하

를 함유함과 함께,

Zr : 0.01 ∼ 0.20 ％ 및

Hf : 0.01 ∼ 0.20 ％

중에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 판두께가 100 ㎛ 이하인, 페라이트계 스테인리스 강판.

2. 상기 성분 조성이, 또한, 질량％ 로,

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 ％ 및

Mg : 0.0002 ∼ 0.0100 ％

중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는, 상기 1 에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.

3. 소지 강판과, 그 소지 강판의 표면의 Al 증착층을 갖는, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판으로서,

상기 소지 강판은, 질량％ 로,

C : 0.030 ％ 이하,

Si : 1.0 ％ 이하,

Mn : 1.0 ％ 이하,

P : 0.040 ％ 이하,

S : 0.010 ％ 이하,

Cr : 11.0 ∼ 30.0 ％,

Al : 4.0 ∼ 6.5 ％,

Ni : 0.05 ∼ 0.50 ％,

Mo : 0.01 ∼ 6.0 ％ 및

N : 0.020 ％ 이하

를 함유함과 함께,

Zr : 0.01 ∼ 0.20 ％ 및

Hf : 0.01 ∼ 0.20 ％

중에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는, 판두께 : 100 ㎛ 이하의 페라이트계 스테인리스 강판이고,

또, 상기 Al 증착층의 편면당 두께가 0.5 ∼ 10.0 ㎛ 인, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판.

4. 상기 소지 강판의 성분 조성이, 또한, 질량％ 로,

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 ％ 및

Mg : 0.0002 ∼ 0.0100 ％

중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는, 상기 3 에 기재된 Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판.

5. 상기 1 또는 2 에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하기 위한 방법으로서,

상기 3 또는 4 에 기재된 Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판에, 600 ℃ ∼ 1300 ℃ 의 온도역에서 1 분 이상 유지하는 열처리를 실시하는, 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 전기 저항율 및 내산화성이 우수하고, 또한, 판두께가 얇은 경우이더라도, 휨이나 왜곡과 같은 변형이 적은 페라이트계 스테인리스 강판을 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판은, 특히 고온에서의 내산화성이 우수하므로, 자동차 등의 배기 가스 정화 장치의 직전에 설치되는 배기 가스 승온 장치의 발열체나, 전기로나 전열 조리기의 발열체, 나아가서는, 촉매 담체로서도 적합하게 사용할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 페라이트계 스테인리스 강판의 모식도이다.
도 2 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판의 모식도이다.

본 발명을 이하의 실시형태에 기초하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 페라이트계 스테인리스 강판 (도 1 참조, 또한, 도 중, 부호 1 은 페라이트계 스테인리스 강판이다) 의 성분 조성에 대해서 설명한다. 또한, 성분 조성에 있어서의 단위는 모두 「질량％」 이지만, 이하, 특별히 언급하지 않는 한, 간단히 「％」 로 나타낸다.

C : 0.030 ％ 이하

C 함유량이 0.030 ％ 를 초과하면, 강판의 인성이 저하되기 때문에, 판두께가 100 ㎛ 이하가 되는 Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판의 소지 강판 (이하, 간단히 소지 강판이라고도 한다) 의 제조가 곤란해진다. 또한, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하기 위한 소재가 된다. 이 때문에, C 함유량은 0.030 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.020 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.010 ％ 이하이다. C 함유량의 하한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, C 함유량은 0.001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Si : 1.0 ％ 이하

Si 는, 페라이트계 스테인리스 강판의 전기 저항율을 높이는 기능이 있다. Si 의 질량％ 당 전기 저항율의 향상 효과는, Al 과 거의 동등하다. 이와 같은 효과를 얻는 관점에서, Si 함유량은 0.01 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이상이다. 그러나, Si 함유량이 1.0 ％ 를 초과하면, 강이 과도하게 경화하여, 소지 강판을 제조하는 것이 곤란해진다. 따라서, Si 함유량은 1.0 ％ 이하이다. 바람직하게는 0.50 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.20 ％ 이하이다.

Mn : 1.0 ％ 이하

Mn 함유량이 1.0 ％ 를 초과하면, 강의 내산화성이 저하된다. 이 때문에, Mn 함유량은 1.0 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.50 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.15 ％ 이하이다. 단, Mn 함유량을 0.01 ％ 미만으로 하고자 하면 정련이 곤란해지므로, Mn 함유량은 0.01 ％ 이상이 바람직하다.

P : 0.040 ％ 이하

P 함유량이 0.040 ％ 를 초과하면, 강의 인성 및 연성이 저하되어 소지 강판의 제조가 곤란해진다. 이 때문에, P 함유량은 0.040 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.030 ％ 이하이다. P 함유량의 하한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 과도한 탈(脫)P 는 비용 상승을 초래한다. 그 때문에, P 함유량은 0.005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

S : 0.010 ％ 이하

S 함유량이 0.010 ％ 를 초과하면, 열간 가공성이 저하되어 소지 강판의 제조가 곤란해진다. 이 때문에, S 함유량은 0.010 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.004 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.002 ％ 이하이다. S 함유량의 하한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 과도한 탈S 는 비용 상승을 초래한다. 그 때문에, S 함유량은 0.0005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Cr : 11.0 ∼ 30.0 ％

Cr 은, 고온에서의 내산화성을 확보하는 데에 있어서 필요한 원소이다. 또, Al 및 Si 보다 효과는 작기는 하지만, 전기 저항율을 높이는 기능도 갖는다. 여기서, Cr 함유량이 11.0 ％ 미만에서는, 고온에서의 내산화성을 충분히 확보할 수 없다. 한편, Cr 함유량이 30.0 ％ 를 초과하면, 제조 과정에 있어서의 슬래브나 열연 강판의 인성이 저하되어, 소지 강판의 제조가 곤란해진다. 이 때문에, Cr 함유량은 11.0 ∼ 30.0 ％ 로 한다. 바람직하게는 15.0 ％ 이상, 보다 바람직하게는 18.0 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 26.0 ％ 이하, 보다 바람직하게는 22.0 ％ 이하이다.

Al : 8.0 ∼ 20.0 ％

Al 은, 전기 저항율을 높이는 효과를 갖는다. 또, Al 은, 저항 발열체로서 사용될 때에 고온에서 Al₂O₃ 을 주성분으로 하는 산화 피막을 생성하여, 내산화성을 향상시키는 효과도 있다. 여기서, 소망으로 하는 높은 전기 저항율을 달성하기 위해서는, Al 함유량을 8.0 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Al 함유량이 20.0 ％ 를 초과하면, 강이 취화 (脆化) 하여, 강판을 소정의 부품 형상으로 가공하는 것이 곤란해진다. 따라서, Al 함유량은 8.0 ∼ 20.0 ％ 로 한다. 바람직하게는 9.0 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 15.0 ％ 이하, 보다 바람직하게는 12.5 ％ 이하이다.

Ni : 0.05 ∼ 0.50 ％

Ni 는, 저항 발열체를 제조할 때의 납땜성을 향상시키는 효과가 있다. 이와 같은 효과를 얻는 관점에서, Ni 함유량은 0.05 ％ 이상으로 한다. 한편, Ni 는 오스테나이트 조직을 안정화시키는 원소이다. 그 때문에, Ni 함유량이 많아진다, 특히, 0.50 ％ 를 초과하면, 저항 발열체로서의 사용 시에 오스테나이트 조직이 생성하기 쉬워진다. 즉, 저항 발열체로서의 사용 시에, 고온에서의 산화가 진행되어 강 중의 Al 이 고갈되면, 오스테나이트 조직이 생성되기 쉬워진다. 오스테나이트 조직이 생성되면, 부품의 열팽창 계수가 변화하여, 결과적으로, 부품의 파단 등의 문제를 초래하는 경우가 있다. 이 때문에, Ni 함유량은 0.50 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.20 ％ 이하이다.

Mo : 0.01 ∼ 6.0 ％

Mo 는, 고온에서의 강도를 증가시킴으로써, 확산 열처리 시에, 소지 강판의 휨이나 왜곡과 같은 변형의 발생을 억제하는 효과가 있다. 또, Mo 는, 페라이트계 스테인리스 강판을 저항 발열체로서 사용할 때의 수명 연장에도 기여한다. 이들 효과는, Mo 함유량이 0.01 ％ 이상에서 얻어진다. 한편, Mo 함유량이 6.0 ％ 를 초과하면, 가공성이 저하된다. 이 때문에, Mo 함유량은 0.01 ∼ 6.0 ％ 로 한다. 바람직하게는 0.10 ％ 이상, 보다 바람직하게는 1.00 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 4.00 ％ 이하, 보다 바람직하게는 1.50 ％ 이하이다.

N : 0.020 ％ 이하

N 함유량이 0.020 ％ 를 초과하면, 인성이 저하되어 소지 강판의 제조가 곤란해진다. 이 때문에, N 함유량은 0.020 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.010 ％ 이하이다. N 함유량의 하한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 과도한 탈N 은 비용 상승을 초래한다. 그 때문에, N 함유량은 0.001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Zr : 0.01 ∼ 0.20 ％ 및 Hf : 0.01 ∼ 0.20 ％ 중에서 선택되는 적어도 1 종

Zr 및 Hf 는, 저항 발열체로서 사용될 때에 고온에서 생성되는 Al₂O₃ 의 밀착성을 개선한다. 특히, Zr 및 Hf 는, 산화가 반복해서 일어나는 환경하에 있어서, 당해 Al₂O₃피막의 내박리성을 향상시키고, 이에 따라, 내산화성을 향상시키는 효과를 갖는다. 또, Zr 및 Hf 는, Al₂O₃ 의 성장 속도를 저하시킴으로써, 저항 발열체로서 사용할 때의 수명을 연장시키는 효과도 있다. 이들 효과를 얻는 관점에서, Zr 및 Hf 함유량은 각각 0.01 ％ 이상으로 한다. 그러나, Zr 및 Hf 함유량이 각각 0.20 ％ 를 초과하면, Fe 등과 금속간 화합물을 형성하여 인성을 저하시킬 우려가 있다.

따라서, Zr 및 Hf 의 함유량은 0.01 ∼ 0.20 ％ 로 한다. 바람직하게는 0.02 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 0.15 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이하이다.

또한, Zr 및 Hf 의 일방을 함유시켜도 되고, Zr 및 Hf 의 양방을 함유시켜도 된다. 단, Zr 및 Hf 의 양방을 함유시키는 경우에는, Zr 및 Hf 의 합계 함유량을 0.20 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.15 ％ 이하이다.

이상, 기본 성분에 대해서 설명했지만, 상기의 기본 성분에 더하여, 또한,

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 ％ 및 Mg : 0.0002 ∼ 0.0100 ％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상,

을 적절히 함유시킬 수 있다.

REM : 0.01 ∼ 0.20 ％

REM 이란, Sc, Y 및 란타노이드계 원소 (La, Ce, Pr, Nd, Sm 등 원자 번호 57 ∼ 71 까지의 원소) 를 말한다. REM 은, 저항 발열체로서 사용될 때에 고온에서 생성되는 Al₂O₃ 피막의 밀착성을 개선한다. 특히, REM 은, 산화가 반복해서 일어나는 환경하에 있어서, 당해 Al₂O₃피막의 내박리성을 향상시키는 효과가 있다. 이런 효과는, REM 함유량 (상기한 Sc, Y 및 란타노이드계 원소의 합계 함유량) 이 0.01 ％ 이상에서 얻어진다. 한편, REM 함유량이 0.20 ％ 를 초과하면, 열간 가공성이 저하되어 소지 강판의 제조가 곤란해진다. 따라서, REM 을 함유시키는 경우, 그 함유량은 0.01 ∼ 0.20 ％ 로 한다. 보다 바람직하게는 0.03 ％ 이상이다. 또, 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이하이다.

또한, REM 으로서, 상기의 Sc, Y 및 란타노이드계 원소 중 1 종의 원소를 함유시켜도 되고, 2 종 이상의 원소를 동시에 함유시켜도 된다.

Cu : 0.01 ∼ 0.10 ％

Cu 는, 강 중에 석출하여 고온 강도를 향상시키는 효과가 있기 때문에, 필요에 따라, 0.01 ％ 이상 함유시킬 수 있다. 그러나, Cu 함유량이 0.10 ％ 를 초과하면, 강의 인성의 저하를 초래한다. 따라서, Cu 를 함유시키는 경우, 그 함유량은 0.01 ∼ 0.10 ％ 로 한다.

Ti : 0.01 ∼ 0.50 ％

Ti 는, 강 중의 C 나 N 과 결합하여 인성을 향상시키는 효과나, 내산화성을 향상시키는 효과가 있다. 그 때문에, Ti 는, 필요에 따라, 0.01 ％ 이상 함유시킬 수 있다. 그러나, Ti 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면, 저항 발열체로서 사용될 때에 고온에서 생성되는 Al₂O₃피막 중에, Ti 산화물이 다량으로 혼입하게 된다. 그 결과, 고온에서의 내산화성의 저하를 초래한다. 따라서, Ti 를 함유시키는 경우, 그 함유량은 0.01 ∼ 0.50 ％ 로 한다. 보다 바람직하게는 0.05 ％ 이상이다. 또, 보다 바람직하게는 0.20 ％ 이하이다.

Nb : 0.01 ∼ 0.50 ％

Nb 는, 강 중의 C 나 N 과 결합하여 인성을 향상시키는 효과가 있다. 그 때문에, Nb 는, 필요에 따라, 0.01 ％ 이상 함유시킬 수 있다. 그러나, Nb 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면, 저항 발열체로서 사용될 때에 고온에서 생성되는 Al₂O₃피막 중에, Nb 산화물이 다량으로 혼입하게 된다. 그 결과, 고온에서의 내산화성의 저하를 초래한다. 따라서, Nb 를 함유시키는 경우, 그 함유량은 0.01 ∼ 0.50 ％ 로 한다. 보다 바람직하게는 0.05 ％ 이상이다. 또, 보다 바람직하게는 0.15 ％ 이하이다.

V : 0.01 ∼ 0.50 ％

V 는, 강 중의 C 나 N 과 결합하여 인성을 향상시키는 효과가 있다. 그 때문에, V 는, 필요에 따라, 0.01 ％ 이상 함유시킬 수 있다. 그러나, V 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면, 저항 발열체로서 사용될 때에 고온에서 생성되는 Al₂O₃ 피막 중에, V 산화물이 다량으로 혼입하게 된다. 그 결과, 고온에서의 내산화성의 저하를 초래한다. 따라서, V 를 함유시키는 경우, 그 함유량은 0.01 ∼ 0.50 ％ 로 한다. 보다 바람직하게는 0.05 ％ 이상이다. 또, 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이하이다.

W : 0.01 ∼ 6.0 ％

W 는, 고온에서의 강도를 증가시킴으로써, 확산 열처리 시에, 소지 강판의 휨이나 왜곡과 같은 변형의 발생을 억제하는 효과가 있다. 또, W 는, 페라이트계 스테인리스 강판을 저항 발열체로서 사용할 때의 수명 연장에도 기여한다. 이들 효과는, W 함유량이 0.01 ％ 이상에서 얻어진다. 한편, W 함유량이 6.0 ％ 를 초과하면, 가공성이 저하된다. 따라서, W 를 함유시키는 경우, 그 함유량은 0.01 ∼ 6.0 ％ 로 한다. 보다 바람직하게는 0.5 ％ 이상이다. 또, 보다 바람직하게는 5.0 ％ 이하이다.

또한, Mo 및 W 를 동시에 함유시키는 경우에는, 가공성의 저하를 방지하는 관점에서, Mo 및 W 의 합계 함유량을 6.0 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

B : 0.0001 ∼ 0.0050 ％

B 는, 강의 입계를 강화하고, 소지 강판의 제조 과정에 있어서의 열간 압연에 의한 균열을 방지하는 효과가 있다. 이런 효과는, B 함유량이 0.0001 ％ 이상에서 얻어진다. 한편, B 함유량이 0.0050 ％ 를 초과하면, 내산화성의 저하를 초래한다. 따라서, B 를 함유시키는 경우, 그 함유량은 0.0001 ∼ 0.0050 ％ 로 한다. 보다 바람직하게는 0.0010 ％ 이상이다. 또, 보다 바람직하게는 0.0040 ％ 이하이다.

Ca : 0.0002 ∼ 0.0100 ％, Mg : 0.0002 ∼ 0.0100 ％

적량의 Ca 혹은 Mg 는, 저항 발열체로서 사용될 때에 형성되는 Al₂O₃ 피막의 강에 대한 밀착성의 향상과 성장 속도의 저감에 의해, 내산화성을 향상시키는 효과가 있다. 이런 효과는, Ca 함유량이 0.0002 ％ 이상, Mg 함유량이 0.0002 ％ 이상에서 얻어진다. 보다 바람직하게는, Ca 함유량은 0.0005 ％ 이상, Mg 함유량은 0.0015 ％ 이상이다. 더욱 바람직하게는, Ca 함유량은 0.0010 ％ 이상이다. 그러나, 이들 원소를 과잉으로 첨가하면, 인성의 저하나 내산화성의 저하를 초래한다. 따라서, Ca 및 Mg 를 함유시키는 경우, Ca 함유량 및 Mg 함유량은 모두 0.0100 ％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 0.0050 ％ 이하이다.

또한, 상기 이외의 성분은 Fe 및 불가피적 불순물이다.

또, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 페라이트계 스테인리스 강판의 판두께는, 100 ㎛ 이하로 한다. 페라이트계 스테인리스 강판을, 배기 가스 정화 장치의 직전에 탑재되는 배기 가스 승온 장치 등의 저항 발열체에 사용하는 경우, 배압의 저감이나, 저항 발열체와 배기 가스의 접촉 면적 증가 때문에, 판두께가 얇은 편이 바람직하다. 또, 전열 조리기 등의 발열체로서 사용하는 경우, 단면적을 작게 하고, 또한 표면적을 크게 한다, 바꾸어 말하면, 판두께가 얇을수록 가열 효율이 향상된다. 바람직한 판두께는, 80 ㎛ 이하이다.

또, 하한에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 강도를 확보하기 위해서 20 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기의 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하기 위한 소재가 되는, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판 (도 2 참조, 또한, 도 중, 부호 2 는 Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판, 3 은 소지 강판, 4 는 Al 증착층이다) 에 대해서 설명한다.

먼저, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판의 소지 강판에 대해서 설명한다.

Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판의 소지 강판은, 질량％ 로,

C : 0.030 ％ 이하, Si : 1.0 ％ 이하, Mn : 1.0 ％ 이하, P : 0.040 ％ 이하, S : 0.010 ％ 이하, Cr : 11.0 ∼ 30.0 ％, Al : 4.0 ∼ 6.5 ％, Ni : 0.05 ∼ 0.50 ％, Mo : 0.01 ∼ 6.0 ％ 및 N : 0.020 ％ 이하를 함유함과 함께,

Zr : 0.01 ∼ 0.20 ％ 및 Hf : 0.01 ∼ 0.20 ％ 중에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고,

임의로, 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 ％ 및 Mg : 0.0002 ∼ 0.0100 ％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하고,

잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는, 판두께 : 100 ㎛ 이하의 페라이트계 스테인리스 강판 (소재 페라이트계 스테인리스 강판) 이다.

이하, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판의 소지 강판의 성분 조성에 대해서 설명한다. 또한, 성분 조성에 있어서의 단위는 모두 「질량％」 이지만, 이하, 특별히 언급하지 않는 한, 간단히 「％」 로 나타낸다. 또, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판의 소지 강판의 성분 조성에 있어서, Al 이외의 원소의 함유량에 대해서는, 상기 서술한 본 발명의 일 실시형태에 관련된 페라이트계 스테인리스 강판과 동일하게 하면 되므로, 여기서는 설명을 생략한다.

Al : 4.0 ∼ 6.5 ％

Al 함유량이 6.5 ％ 를 초과하면, 강의 인성이 저하되고, 소지 강판의 제조가 곤란해진다. 한편, 소지 강판의 Al 함유량이 4.0 ％ 미만이 되면, 증착에 필요로 하는 시간이 길어져, 생산성이 저하된다. 따라서, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판의 소지 강판의 Al 함유량은 4.0 ∼ 6.5 ％ 로 한다. 바람직하게는 5.0 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 6.0 ％ 이하이다.

또, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판의 소지 강판의 판두께는 100 ㎛ 이하로 한다. 바람직하게는 80 ㎛ 이하이다. 또, 하한에 대해서는, 20 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

다음으로, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판의 소지 강판의 표면에 형성하는 Al 증착층에 대해서 설명한다.

Al 증착층은, Al 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 증착법에 의해 소지 강판의 일방의 표면 또는 양면에 형성되는 것이다.

여기서, Al 증착층의 두께는, 편면당 0.5 ∼ 10.0 ㎛ 로 할 필요가 있다.

즉, Al 증착층의 두께가, 편면당 0.5 ㎛ 미만이 되면, 소지 강판 중에 확산시키는 Al 이 부족하다. 그 때문에, 최종 제품이 되는 페라이트계 스테인리스 강판에 있어서, 소망으로 하는 Al 함유량이 얻어지지 않는다. 한편, Al 증착층의 두께가 10.0 ㎛ 를 초과하면, 소지 강판 중에 확산시키는 Al 이 과도하게 많아져, 확산 열처리 시에 소지 강판의 변형을 초래할 우려가 있다. 또, 증착에 필요로 하는 시간이 길어져, 생산성이 저하된다.

따라서, Al 증착층의 두께는, 편면당 0.5 ∼ 10.0 ㎛ 로 한다. 바람직하게는 1.0 ㎛ 이상이다. 또, 바람직하게는 5.0 ㎛ 이하이다.

또, Al 증착층의 두께는, 이하의 방법에 의해 측정한다.

즉, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판으로부터, 폭 : 10 ㎜, 길이 : 15 ㎜ 의 시험편을 잘라내고, 길이 방향 (압연 방향) 단면 (斷面) 이 노출되도록 수지에 매립하여, 당해 단면을 경면 연마한다. 다음으로, 당해 단면을, 주사형 전자 현미경 (SEM) 에 의해 5000 배의 배율로 관찰하고, 편면마다, Al 증착층의 두께 (Al 증착층과 소지 강판의 계면으로부터 Al 증착층의 표면까지의 거리) 를, 시험편의 길이 방향 (압연 방향) 중심 위치로부터 길이 방향 (압연 방향) 으로 1 ㎜ 간격으로 5 개 지점 측정한다. 이들 측정값의 평균값을, 당해 Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판에 있어서의 Al 증착층의 두께로 한다.

또한, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판의 Al 증착층은, 소지 강판의 편면에만 형성해도 되고, 또, 양면에 형성해도 된다.

다음으로, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 일 실시형태에 관련된 페라이트계 스테인리스 강판은,

·상기의 Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판에, 600 ℃ ∼ 1300 ℃ 의 온도역에서 1 분 이상 유지하는 열처리 (확산 열처리) 를 실시하고,

·이에 따라, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판의 소지 강판 중에 Al 증착층에 함유되는 Al 을 확산시켜, 소지 강판 중의 Al 함유량을 8.0 ％ 이상으로 높이는,

것으로 제조된다.

또한, 확산시키는 Al 을 균질화시키는 관점에서는, 900 ℃ ∼ 1200 ℃ 의 온도역에서 10 분 이상 유지하는 것이 바람직하다. 유지 시간의 상한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 생산성 등의 관점에서 120 분 이하로 하는 것이 바람직하다.

또, 열처리의 분위기는, 대기 중에서도 문제 없지만, 산화에 의한 Al 의 소비를 저감하기 위해서, 1 × 10^-1 ㎩ 이하의 진공 중, Ar 등의 불활성 분위기 중, N₂ 분위기나, H₂ 와 N₂ 의 혼합 분위기 중 등의 비산화성 분위기 중에서 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 이 열처리는, 강판을 최종적인 부품으로 가공하기 전에 실시해도 되고, 저항 발열체 등의 소정 형상으로 가공한 후에 실시해도 된다.

또, 저항 발열체 등의 부재의 제조 과정에 고온에서의 납땜 처리가 실시되는 경우나, 부재의 사용 온도가 900 ℃ 를 초과하는 경우 등은, 이들 승온을 상기의 열처리 (확산 열처리) 의 대용으로 해도 된다.

또, 상기의 Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판은, 예를 들어, 이하와 같이 하여 제조하는 것이 가능하다.

즉, 상기의 성분 조성 (Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판의 소지 강판의 성분 조성) 을 갖는 용강을, 전로 (轉爐), 전기로, 진공 용해로 등의 공지된 방법으로 용제하고, 연속 주조법 또는 조괴 - 분괴법에 의해 슬래브로 한다.

이어서, 이 슬래브에 압연 가공을 실시하여, 소지 강판이 되는 페라이트계 스테인리스 강판으로 한다.

압연 가공 방법은 특별히 한정되지 않고, 통상적인 방법에 따르면 된다. 예를 들어, 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 하고, 그 열연 강판에, 냉간 압연과 냉연판 어닐링을 실시하는 방법이나, 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 하고, 그 열연 강판에 열연판 어닐링을 실시한 후, 냉간 압연을 실시하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 열연판 어닐링 및 냉연판 어닐링은 임의의 공정이며, 양방을 실시해도 되고, 일방만을 실시해도 되고, 양방을 실시하지 않아도 된다. 또, 열간 압연, 열연판 어닐링, 냉간 압연 및 냉연판 어닐링의 조건에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 통상적인 방법에 따르면 된다.

예를 들어, 슬래브를 1100 ∼ 1250 ℃ 에서 1 ∼ 24 시간 가열한 후, 열간 압연에 의해 판두께 : 2.0 ∼ 6.0 ㎜ 정도의 열연 강판으로 하고, 그 후, 필요에 따라, 산 세정이나 기계 연마에 의해 탈스케일을 실시하고, 또한, 냉간 압연 및 냉연판 어닐링을 실시하여, 소지 강판이 되는 소정 판두께의 페라이트계 스테인리스 강판 (소재 페라이트계 스테인리스 강판) 을 얻는다.

이어서, 소지 강판이 되는 페라이트계 스테인리스 강판에, Al 증착을 실시하여, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판으로 한다.

증착 방법으로는, 진공 증착법, 스퍼터링법 등 이미 알려진 PVD 법을 사용할 수 있지만, 진공 증착법을 사용하는 것이 바람직하다. 증착 조건은 통상적인 방법에 따르면 된다.

또한, Al 증착층의 두께는, 예를 들어, 이하와 같이 하여 제어할 수 있다. 즉, Al 증착을 실시하는 소지 강판 영역의 일부에 가로세로 10 ㎜ 의 마스킹 테이프를 첩부 (貼付) 하고, Al 증착 처리 후, 마스킹 테이프를 소지 강판으로부터 박리한다. 이어서, 접촉식 표면 조도 측정기를 사용하여, 증착부 (마스킹 테이프를 첩부하고 있지 않은 영역) 와 미증착부 (마스킹 테이프를 첩부하고 있던 영역) 의 높이의 차를 구하고, 이 높이의 차를, Al 증착층의 두께로 한다. 동일한 조작을, Al 증착에 있어서의 처리 시간을 변화시키면서 복수 회 실시함으로써, 처리 시간과, 증착되는 Al 증착층의 두께의 관계를 구한다. 이와 같이 하여 얻은 관계로부터, 원하는 Al 증착 두께를 얻기 위한 처리 시간을 산출하고, 이에 따라, Al 증착층의 두께를 제어할 수 있다.

또, Al 증착은, 적당한 크기로 절단한 소지 강판을 배치식 노 (爐) 에서 처리해도 되지만, 생산성을 고려하면 강대 (鋼帶) (박대 (箔帶)) 를 연속적으로 처리할 수 있는 연속식 증착 장치를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 소정의 부품 형상으로 가공하고 나서 Al 증착을 실시해도 되지만, 형상이 복잡한 경우에는 표면 전체에 균일한 Al 증착층을 형성하는 것이 곤란한 경우도 있다. 그 때문에, 가공 전의 소지 강판 또는 강대 (박대) 에 Al 증착을 실시하는 것이 바람직하다.

실시예

50 ㎏ 소형 진공 용해로에 의해 용제한 표 1 에 나타내는 성분 조성이 되는 슬래브 (잔부는 Fe 및 불가피적 불순물) 를, 1200 ℃ 로 가열 후, 900 ∼ 1200 ℃ 의 온도역에서 열간 압연하여 판두께 : 2.0 ㎜ 의 열연 강판으로 하였다. 또한, 표 1 중의 강 기호 N 에서는, 열간 압연 시에 균열이 발생했기 때문에, 이후의 평가를 실시하지 않았다. 이어서, 얻어진 열연 강판을, 대기 중, 900 ℃, 1 분간의 조건으로 열연판 어닐링하고, 산 세정으로 표면 스케일을 제거한 후, 냉간 압연하여 판두께 : 0.3 ㎜ 의 냉연 강판으로 하였다.

이 냉연 강판에 대하여, H₂ 와 N₂ 의 혼합 분위기 (체적비로, H₂ : N₂ = 75 : 25) 에 있어서, 900 ℃ 에서 20 초 유지하는 냉연판 어닐링을 실시한 후, 추가로 냉간 압연을 실시하여 표 2 에 나타내는 판두께의 소지 강판 (소재 페라이트계 스테인리스 강판) 을 얻었다.

이어서, 얻어진 소지 강판으로부터, 길이 300 ㎜, 폭 100 ㎜ 의 시험편을 잘라내고, 진공 증착법에 의해 당해 시험편의 양면에, 표 2 에 나타내는 두께 (편면당 두께) 의 Al 증착층을 형성하고, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판을 얻었다. 또한, Al 증착층의 두께는, 전술한 방법에 의해 SEM 을 사용하여 측정하였다.

이어서, 상기와 같이 하여 얻은 Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판에 각각, 열처리 (확산 열처리) 를 실시하여, 최종 제품이 되는 페라이트계 스테인리스 강판을 얻었다. 이하, 특별한 주기 (注記) 가 없는 경우에는, 「페라이트계 스테인리스 강판」 이라는 표기는, 「최종 제품이 되는 페라이트계 스테인리스 강판」 을 의미한다.

또한, 이 열처리는 모두, 1 × 10^-1 ㎩ 이하의 진공 중에 있어서, 1100 ℃ 에서 30 분 유지하고, 그대로 노랭 (爐冷) 시킴으로써 실시하였다.

이렇게 하여 얻어진 페라이트계 스테인리스 강판의 성분 조성을, 당해 페라이트계 스테인리스 강판의 일부로부터 절삭 분말을 채취하여, 습식 분석을 실시함으로써 측정하였다. 측정 결과를 표 3 에 나타낸다. 또한, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다.

또, 얻어진 페라이트계 스테인리스 강판, 및, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판을 사용하여, 이하의 요령으로, (1) 열처리에 의한 변형, (2) 가공성, (3) 전기 저항율, 및, (4) 내산화성을 평가하였다. 평가 결과를 표 4 에 나타낸다.

(1) 열처리 시의 변형

열처리 시의 변형 (휨이나 왜곡에 의한 변형) 은, 이하와 같이 하여 평가하였다.

즉, 열처리 전의 Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판으로부터, 길이 : 30 ㎜, 폭 : 10 ㎜ 의 시험편을 3 매 잘라내고, 이들 시험편에, 확산 열처리를 모의 한 열처리 (1.0 × 10^-1 ㎩ 이하의 진공 중에 있어서, 1100 ℃ 에서 30 분 유지하고, 그대로 노랭시키는 열처리) 를 실시하였다.

이어서, 열처리 후의 각 시험편의 폭 방향 중앙에서의 길이를 측정하고, 다음 식에 의해, 형상 변화율을 구하였다.

[형상 변화율 (％)] = ([열처리 후의 시험편의 길이 (㎜)] ― [열처리 전의 시험편의 길이 (㎜)]) / [열처리 전의 시험편의 길이 (㎜)] × 100

그리고, 3 매의 시험편의 형상 변화율의 평균값을 산출하고, 형상 변화율이 ±3 ％ 이하이면 ○ (양호), ±3 ％ 초과이면 × (불량) 로서 평가하였다.

(2) 가공성

가공성은, 상기의 페라이트계 스테인리스 강판에, 자동차의 배기 가스 정화 장치에 사용하는 금속용 발열체에서 일반적으로 실시되는 물결 부여 가공 (corrugation) 을 실시하여 평가하였다.

즉, 최대 굽힘 반경 : 0.5 ㎜, 물결 피치 : 2.0 ㎜, 물결 높이 : 2.0 ㎜ 의 기어 형상 롤 2 개의 사이를 통과시킴으로써, 상기의 페라이트계 스테인리스 강판 (길이 : 80 ㎜, 폭 : 50 ㎜) 에 물결 부여 가공을 실시하였다. 그리고, 파단이나 크랙이 발생하는 일 없이 가공할 수 있었던 경우를 ○ (양호), 파단이나 크랙이 발생한 경우를 × (불량) 로서 평가하였다.

(3) 전기 저항율

전기 저항율은, JIS C 2525 에 규정되는 4단자법으로 측정하였다.

즉, 상기의 페라이트계 스테인리스 강판으로부터 10 ㎜ × 80 ㎜ 의 시험편을 각 5 매 잘라내고, 체적 저항률을 측정하였다. 그리고, 이들 평균값을, 당해 페라이트계 스테인리스 강판의 체적 저항률로 하고, 이하의 기준으로 평가하였다.

◎ (합격, 특히 우수하다) : 체적 저항률이 170 μΩ·㎝ 초과

○ (합격, 우수하다) : 체적 저항률이 142 μΩ·㎝ 초과 170 μΩ·㎝ 이하

× (불합격, 불량) : 체적 저항률이 142 μΩ·㎝ 이하

(4) 내산화성

내산화성은, 고온의 대기 중에서 유지하는 산화 시험에 의해 평가하였다.

즉, 상기의 페라이트계 스테인리스 강판으로부터 폭 : 20 ㎜ × 길이 : 30 ㎜ 의 시험편을 2 매 채취하고, 대기 분위기 중, 1100 ℃ 에서 400 시간 산화시키는 처리를 실시하고, 처리 전후에서의 산화 증량 (산화 처리 전후에서의 시험편의 질량 변화량을, 산화 처리 전의 시험편의 표면적으로 나눈 값) 을 측정하였다. 그리고, 각 시험편의 산화 증량의 평균값을, 당해 페라이트계 스테인리스 강판의 산화 증량으로서 이하의 기준으로 평가하였다.

◎ (합격, 특히 우수하다) : 산화 증량이 8.0 g/㎡ 이하

○ (합격, 우수하다) : 산화 증량이 8.0 g/㎡ 초과 12.0 g/㎡ 이하

× (불합격, 불량) : 산화 증량이 12.0 g/㎡ 초과 또는 피막 박리 발생

표 4 로부터, 발명예에서는 모두, 열처리에 의한 변형이 적고, 또, 가공성이나 전기 저항율, 내산화성도 우수하였다.

한편, 비교예에서는 모두, 열간 압연 시에 균열이 발생하여 시험편을 제조할 수 없거나, 또는, 열처리 시의 변형, 가공성, 전기 저항율 및 내산화성 중 적어도 1 개가 충분하다고는 할 수 없었다.

또한, No.6 에 대해서는, 확산 열처리 후, 강판이 현저하게 부서지기 쉬워져 소정의 시험편을 채취할 수 없었으므로, (3) 전기 저항율 및 (4) 내산화성의 평가는 생략하였다.

1 : 페라이트계 스테인리스 강판
2 : Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판
3 : 소지 강판
4 : Al 증착층

Claims

질량％ 로,
C : 0.030 ％ 이하,
Si : 1.0 ％ 이하,
Mn : 1.0 ％ 이하,
P : 0.040 ％ 이하,
S : 0.010 ％ 이하,
Cr : 11.0 ∼ 30.0 ％,
Al : 8.0 ∼ 20.0 ％,
Ni : 0.05 ∼ 0.50 ％,
Mo : 0.01 ∼ 6.0 ％ 및
N : 0.020 ％ 이하
를 함유함과 함께,
Zr : 0.01 ∼ 0.20 ％ 및
Hf : 0.01 ∼ 0.20 ％
중에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 판두께가 100 ㎛ 이하인, 페라이트계 스테인리스 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성이, 또한, 질량％ 로,
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 ％ 및
Mg : 0.0002 ∼ 0.0100 ％
중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는, 페라이트계 스테인리스 강판.
소지 (素地) 강판과, 그 소지 강판의 표면의 Al 증착층을 갖는, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판으로서,
상기 소지 강판은, 질량％ 로,
C : 0.030 ％ 이하,
Si : 1.0 ％ 이하,
Mn : 1.0 ％ 이하,
P : 0.040 ％ 이하,
S : 0.010 ％ 이하,
Cr : 11.0 ∼ 30.0 ％,
Al : 4.0 ∼ 6.5 ％,
Ni : 0.05 ∼ 0.50 ％,
Mo : 0.01 ∼ 6.0 ％ 및
N : 0.020 ％ 이하
함유함과 함께,
Zr : 0.01 ∼ 0.20 ％ 및
Hf : 0.01 ∼ 0.20 ％
중에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는, 판두께 : 100 ㎛ 이하의 페라이트계 스테인리스 강판이고,
또, 상기 Al 증착층의 편면당 두께가 0.5 ∼ 10.0 ㎛ 인, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판.
제 3 항에 있어서,
상기 소지 강판의 성분 조성이, 또한, 질량％ 로,
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 ％ 및
Mg : 0.0002 ∼ 0.0100 ％
중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는, Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하기 위한 방법으로서,
제 3 항 또는 제 4 항에 기재된 Al 증착층이 부착된 스테인리스 강판에, 600 ℃ ∼ 1300 ℃ 의 온도역에서 1 분 이상 유지하는 열처리를 실시하는, 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.