JPH0313559A - 高Ａｌ含有フエライト系ステンレス鋼板またはその成形品の製造法 - Google Patents

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、常温での成形が可能であり且つ優れた高温耐
酸化性、耐食性、電熱性を有し、電熱器の発熱帯や汚染
気体を処理する触媒金属基板に適した高ＡＩｌ含有フェ
ライト系ステンレス合金板の工業的製造法に関する。

〔従来の技術〕 ステンレス鋼板は耐酸化性や耐食性に優れるのでこの特
徴を生かして各種産業分野で広範囲に使用されているが
、−層の耐酸化性を付与するには、鋼中にＡｆｌを添加
するのが有効である。しかし、多量のＡｌの添加は非常
に材質を脆くするため冷間圧延はもちろんのこと熱間圧
延さえも薙しく、通常の圧延と焼鈍の組合わせによって
高Ａｌステンレス鋼板を製造することは極めて困難であ
る。このため高Ａｌフェライト系ステンレス鋼板は電気
抵抗が高く、耐酸化性、耐食性に優れた材料であるにも
かかわらず製造性が非常に悪いため充分利用されるに至
っていない。そこで、本発明者らは、いままでに、ステ
ンレス鋼板とＡｌ板を圧接後、拡散処理を施すことから
なる高Ａｆｉステンレス鋼板容易な製造方法を開発した
。この方法では、拡散処理時に鋼板とＡｌ板との界面近
くにボイドやクラックを発生することがあるためにＮｂ
、　Ｖ、　Ｎｏなどの高価な合金元素を添加する必要が
あった。

〔発明の目的〕

本発明の目的はこのように有用な高ＡΩフェライト系ス
テンレス鋼板を簡便に製造する方法を確立し、高Ａｌス
テンレス鋼板の普及利用に資することにある。

〔発明の構成〕

前記の目的を達成をする本発明は、Ｃ５０，０３％、Ｃ
ｒ５３０％、Ｔｉ　；　０．０１〜０．８％含有し、Ｃ
ｅ、　Ｌａ、　Ｐｒ、Ｎｄなどの希土類元素の１種もし
くは２種以上を０．０１〜０．５％添加したフェライト
系ステンレス鋼板または鋼帯の少なくとも一面に、含有
させるＡｌ量に相当する厚さのＡｌ板または薄帯を重ね
合わせ、これをロール間に通板して積層圧接板とし、得
られた積層圧接板を、場合によってはさらに目標板厚ま
で圧延したうえ（その際、圧延の前または途中において
２５０〜５５０℃の中間焼鈍を施すことが有利である）
、　６００〜１３００℃の範囲の温度で様層が溶融せず
に合金化する条件下の拡散処理を施すことを特徴とする
高ｉ含有フェライト系ステンレス鋼板または鋼帯の製造
法を提供する。

また１本発明によれば、前記の製造法の途中に得られた
積層圧接板、焼鈍圧接板或いは圧延板を素材としてこれ
から用途に応じた製品形状または中間製品の形状に成形
加工し、この加工品または半加工品を６００〜１３００
℃の範囲の温度においてｉ層が溶融せずに合金化する条
件下の拡散処理を施すことを特徴とする高Ａｌ含有フェ
ライト系ステンレス鋼の加工品または半加工品を製造す
る方法が提供される。

本発明法によると、従来は用層であった３％以上のＡｌ
を含有する、場合によっては、１０％以上ものＡｌを含
有するステンレス鋼板が工業的に製造できる。しかも、
通常のステンレス鋼板の製造と同様に銅帯としての工業
的製造が可能である。

本発明法によって得られた高ＡＩｌ含有ステンレス鋼板
は、その拡散処理の程度によって、Ａρが均一に拡散し
た厚み方向に均一濃度の合金鋼帯としたもの、また、厚
み方向にＡｌの濃度の分布が異なったもの、場合によっ
て層状の合金層が介在したり最外表面層にＡｆｌやＣｒ
の酸化被膜をもつ特殊構造の高ＡΩステンレス鋼板が製
造でき、用途に適したものが比較的簡単に製造できると
いう特徴がある。

そして、従来では製造が困難であった形状が複雑な高Ａ
ｌステンレス鋼製の加工品または半加工品でも容易に製
造できる。

特に本発明は、出発材料としてのステンレス鋼板として
、Ｃ５０，０３％、Ｃｒ５３０％、Ｔｉ　；　０．０１
〜０．８％含有し、Ｃｅ、　Ｌａ、　Ｐｒ、　Ｎｄなど
の希土類元素の１種もしくは２種以上を０．Ｏ１〜０．
５％添加したフェライト系ステンレス鋼板を使用する点
に大きな特徴があり、このＴｉ含有フェライト系ステン
レス鋼板を用いることによって圧接板の拡散処理時に鋼
板とＡｆｆ板との界面近くに発生することがあるボイド
やクラックの発生が防止されること、さらにはＣｅ、　
Ｌａ、　Ｐｒ、　Ｎｄなどの希土類元素を添加すること
によって、酸化スケールの耐剥離性が確保されることか
ら、−層耐熱性に優れた特性の高Ａρ含有フェライト系
ステンレス鋼板を製造することができる。

本発明は、Ｃ５０，０３％、Ｃｒ５３０％、Ｔｉ；０．
０１〜０．８％含有し、　Ｃｅ、　Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄな
どの希土類元素の１種もしくは２種以上を０．０１〜０
．５％添加したフェライト系ステンレス鋼板または銅帯
（以下、鋼板と総称する）を出発材料として使用する。

使用するステンレス鋼板のＣ含有量が多いと、鋼板とＡ
ρ板の圧接板を拡散処理するさいに、両者の界面付近に
ボイドが生成しやすくなり、これによって界面にクラッ
クが生じる原因となる。したがってＣ含有量はできる限
り低い方が望ましいが０．０３％までは許容できる。一
方、Ｃｒは３０％を超えると加工性が劣り、圧接時に割
れが発生し易くなり、良好な圧接板を得ることが困難と
なることから３０％以下にすることが必要である。Ｔｉ
が鋼に適量含有されると、圧接板の拡散処理時における
鋼層とＡｌ２層との界面付近のボイド、クラックの発生
を防止することができる。Ｔｉの含有量が０．０１％未
満ではその効果が認められない、一方、多量に含有させ
てもその効果は飽和するとともに、加工性が劣化し圧接
板を得ることが困難となることから０．８％以下に限定
される。なお、Ｔｉを含有すると界面付近に生じるボイ
ド、クラックがなぜ防止できるのかは必ずしも明らかで
ないが、ＴｉがＣを固定し安定な炭化物を生成すること
に関連しているものと考えられる。　Ｃａ、　Ｌａ、　
Ｐｒ、　Ｎｄなどの希土類元素の添加は、酸化スケール
の耐剥離性を確保することができる＠　Ｃｅ、　Ｌａ、
　Ｐｒ、　Ｎｄなどの希土類元素の添加量が０．０１％
未満では、その効果は認められず、一方、多量に含有さ
せてもその効果は飽和するとともに高価となることから
０．５％以下の範囲が適切である。

他方１本発明法で使用するＡρ板（通常は薄板または薄
帯）は、純Ａｌ板であることが望ましいが、通常のＡｌ
板にはＦｅ、Ｓｉ等を多少含有している。これらの元素
はステンレス鋼板にも含有されているものであり、した
がって、特にこのような元素が含有されていても問題は
なく、このような元素が３％まで含まれたＡρ板でも本
発明では使用することができる。

本発明においては当該ステンレス鋼板の片面または両面
にＡｌ板を、目標とするＡｎ含有量となるように重ね合
わせてロールを用いて圧接するのであるが、どの場合も
重ね合わせ面は浄化処理をしておくのが望ましい。この
ロールによる重ね合わせ板の圧接工程において、圧接圧
下率が３０％未満ではステンレス鋼板とＡｌ１との良好
な圧接状態を得ることが通常は困難である。したがって
、圧接圧下率は３０％以上とすることが必要であり、こ
れによって、ステンレス鋼板とＡｌ１との積層圧接板が
得られる。

この積層圧接板の接着性向上のために焼鈍処理すること
が望ましい。この焼鈍処理は全てに必要なものではない
が、圧接板の板厚が約１．５ｍｍを超えるような場合に
は、次工程で更に冷間圧延して板厚減少を行なう際に、
また場合によっては製品形状または半製品形状に成形加
工する際に、接着面に剥離が発生することがあり、これ
を防止するために焼鈍を施すことが有利である。この中
間焼鈍は２５０℃以上の温度を採用しないと効果が認め
られない、しかし、５５０℃を超えると圧接板のステン
レス鋼板とＡｌ板との界面に合金層が厚く発達し、次工
程の冷間圧延時にこの合金層付近にクラックが生じ、こ
のために剥離が生じたりする。この中間焼鈍としてはタ
イトコイルによるバッチ焼鈍とすることができる。この
場合、焼鈍時間は１〜２０時間程度とするのが良い。そ
の他の焼鈍方法でもよいが、いずれにしても冷間圧延時
の剥離を防止するために、は２５０℃〜５５０℃の温度
範囲で実施することが必要である。

このようにして、圧接工程を経たままの積層圧接板、中
間焼鈍を施した焼鈍圧接板、或いは中間焼鈍を施すかま
たは施さないで更に冷間圧延した冷延圧接板を、目標と
するＡＩｌ量をもって製造したら、次にこれを拡散処理
する。この拡散処理はステンレスｔＮ層とＡｌ１層とを
相互に拡散させる処理であり、６００〜１３００℃の温
度範囲で施す必要がある。

拡散処理温度が６００℃未満ではＡｌの拡散が充分進行
せず、１３００℃を超えると拡散合金層において溶融層
が生じる。なお、この拡散処理時の加熱速度を速くして
Ａｌの融点以上の高温まで急速加熱すると、約７００℃
付近でＡＩ１層が溶融することがある。

このＡβ暦が溶融すると、垂れや集積によってｉの板厚
方向での濃度変化を発生する原因となる。したがって、
このようなＡｌ層の溶融は防止することが必要であり、
このために、Ａｌの融点以下の温度で加熱して１例えば
５５０〜６８０℃の温度に１分間以上保持することによ
ってＡＩ１層を融点の高い合金層にさせてからさらに高
温に加熱して十分な拡散処理を施すのがよい。すなわち
、６００〜１３００℃の範囲の温度においてＡＩ［が溶
融せずに合金化する条件下の拡散処理を施すことが必要
である。

この拡散処理温度と拡散処理時間の選定、さらには雰囲
気調整によって、種々の構成の鋼板製品が製造できる。

すなわち、十分な拡散を非酸化性雰囲気下で行なうと、
板厚方向に均一なＡ４濃度をもつ高ｉ含有ステンレス鋼
板が製造できるし、十分な拡散に至るまでの途中で処理
を終えれば表層部に高Ａｎ濃度をもつ高Ａｌ含有ステン
レス鋼板が製造できる。また、表面酸化を特に回避しな
いで拡散焼鈍すれば、表層部にＡｌやＣｒなどの酸化物
層が多く存在した特殊な耐熱用の高Ａｌ含有ステンレス
鋼板が製造できる。なお、拡散処理後において鋼板表面
の性状が不良となった場合には、軽冷延によって歪を取
り除いたり或いは表面の研磨や光沢仕上げを行うことに
よって良好な表面性状にすることができる。

このようにして、本発明法によると通常の鋼板の製造法
では製造が困難な高Ａｌステンレス鋼板が工業的に製造
できる。とくに、高Ａｌ含有ステンレス鋼では冷間圧延
はもとより熱間圧延でも圧延が困難であるが、本発明法
では加工性゛の良好なステンレス鋼板とＡｆｌ板を、Ａ
ｌが合金化する前の圧接状態で或いは圧接後の圧延で板
厚減少を行なうので目標とする薄板まで良好に冷間で圧
延することができ、場合によっては製品形状または半製
品形状に冷間で加工することができ、しかも、Ａｆｌ含
有量は必要に応じて１０％以上にすることも可能である
。

したがって特殊な用途、例えば電気抵抗加熱用素材や高
温で使用される触媒保持用金属基板等はもとより、−層
耐熱性と耐食性に優れた高ＡＭ含有フェライト系ステン
レス鋼板または銅帯が安価に製造できる。本発明法によ
って得られた高Ａｆｌ含有ステンレス鋼の耐酸化性は後
記実施例に示すように１１００℃に４００時間加熱とい
った過酷な条件下でも十分なものであり、且つＣが０．
０３％以下で且つ０．０１〜０．８％のＴｉを含有し、
　さらにＣｅ、Ｌａ、　Ｐｒ、Ｎｄなどの希土類元素の
１種もしくは２種以上を０．０１〜０．５％添加しフェ
ライト系ステンレス鋼板を使用することによって拡散処
理時に鋼層とＡｌ層との界面にボイドやクラックの発性
が防止されること、さらに酸化スケールの耐剥離性が確
保されることから、−層高品質のものとすることができ
る。従来は、ステンレス鋼に一層の耐酸化性を付与する
ことを目的としてＡＩｌを添加したステンレス鋼を圧延
、焼鈍をくり返す方法でこれを達成しようと試みられて
きたが、この場合にはＡｌ金含有３％以下に制限される
ものであることに鑑み、本発明法がいかに有益なもので
あるかが理解されるであろう。

〔発明の具体的開示〕

以下に本発明の代表的な実施例を掲げ、本発明法によっ
て得られた鋼板の耐熱特性がいかに優れたものであるか
を示す。

実施例１ 第１表にその化学組成（重量％）を示す板厚０．４ｍｍ
のフェライト系ステンレス鋼板の両表面をワイヤ−ブラ
シ付ロールで研磨したものを芯材とし、板厚が０．１ｍ
ｍのＪＩＳ合金番号１０５ｏのＡｌ板を１〜リクロール
エタンでスプレー脱脂したものを皮材とした。

第１表 この芯材の両面に、第２表に示す板厚構成のもとて皮材
を重ね合わせて、４段圧延機にかみ込ませ、第２表に示
す板厚まで表示の圧下率で圧接圧延し、コイラーに巻き
取った。圧延速度は１０〜３０ｍ／分であった。得られ
た圧接板コイルをバッチ焼鈍炉に装入し、３５０℃×１
０時間の中間焼鈍を施した後、試料ＮＱ３を除き板厚０
．１０ｍｍにまで冷間圧延した。そして得られた圧接冷
延板より６０６ＩＩｌφの円板状試片を採取し、　この
円板状試片を６５０°ＣＸ３０分間保持の熱処理を施し
、次いで１１００℃の温度に大気中で加熱する酸化実験
を実施した。その結果を第２表に示した。

第２表より明らかなように、比較材である試料Ｎａ　６
では酸化試験１１００℃Ｘ２Ｓ時−間においてＱ、７８
ｍｇ／ａ＋ｌの酸化増量を示すのに対し、本発明である
試料Ｎａ　１、Ｎ（１２、Ｎ（Ｌ　３、Ｎａ　４および
Ｈａ　５は０．５２ｍｇ／ｄ以下の良好な耐酸化性を示
す。これは、Ｃｅ、　Ｌａ、Ｐｒ、　Ｎｄなどの希土類
元素を添加したことによって酸化スケールの剥離性が向
上したためと考えられる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｃ：≦０．０３％、Ｃｒ：≦３０％、Ｔｉ：０．０
   １〜０．８％を含有し、さらに希土類元素の１種もしく
   は２種以上を０．０１〜０．５％添加したフェライト系
   ステンレス鋼板の少なくとも一面に含有させるべきＡｌ
   量に相当する厚さのＡｌ板を重ね合わせ、これをロール
   間に通板して３０％以上に圧下して積層圧接板とし、得
   られた積層圧接板を６００〜１３００℃の範囲の温度で
   Ａｌ層が溶融せずに合金化する条件で拡散処理を施すこ
   とからなる高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板の製
   造法。
2. ２．Ｃ：≦０．０３％、Ｃｒ：≦３０％、Ｔｉ：０．０
   １〜０．８％を含有し、さらに希土類元素の１種もしく
   は２種以上を０．０１〜０．５％添加したフェライト系
   ステンレス鋼板の少なくとも一面に含有させるべきＡｌ
   量に相当する厚さのＡｌ板を重ね合わせ、これをロール
   間に通板して３０％以上圧下して積層圧接板とし、得ら
   れた積層圧接板をさらに圧延し、次いで６００〜１３０
   ０℃の範囲の温度においてＡｌ層が溶融せずに合金化す
   る条件で拡散処理を施すことからなる高Ａｌ含有フェラ
   イト系ステンレス鋼板。
3. ３．Ｃ：≦０．０３％、Ｃｒ：≦３０％、Ｔｉ：０．０
   １〜０．８％を含有し、さらに希土類元素の１種もしく
   は２種以上を０．０１〜０．５％添加したステンレス鋼
   板の少なくとも一面に含有させるＡｌ量に相当する厚さ
   のＡｌ板を重ね合わせ、これをロール間に通板して３０
   ％以上圧下して積層圧接板とし、得られた積層圧接板を
   必要ならばさらに圧延し、その際、この圧延の前または
   途中において２５０〜５５０℃の中間焼鈍を施し、次い
   で６００〜１３００℃の範囲の温度においてＡｌ層が溶
   融せずに合金化する条件で拡散処理を施すことからなる
   高Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板の製造法。
4. ４．Ｃ：≦０．０３％、Ｃｒ：≦３０％、Ｔｉ：０．０
   １〜０．８％を含有し、さらに希土類元素の１種もしく
   は２種以上を０．０１〜０．５％添加したステンレス鋼
   板の少なくとも一面に含有させるＡｌ量に相当する厚さ
   のＡｌ板を重ね合わせ、これをロール間に通板して３０
   ％以上圧下して積層圧接板とし、得られた積層圧接板を
   必要ならばさらに圧延し、目的の形状に成形加工し、そ
   の加工板を２５０〜５５０℃の中間焼鈍を施し、次いで
   ６００〜１３００℃の範囲の温度においてＡｌ層が溶融
   せずに合金化する条件で拡散処理を施すことからなる高
   Ａｌ含有フェライト系ステンレス鋼板成形体の製造法。