JPH06248395A - 耐酸化性に優れた自動車触媒担体用フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents
耐酸化性に優れた自動車触媒担体用フェライト系ステンレス鋼Info
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- JPH06248395A JPH06248395A JP6130693A JP6130693A JPH06248395A JP H06248395 A JPH06248395 A JP H06248395A JP 6130693 A JP6130693 A JP 6130693A JP 6130693 A JP6130693 A JP 6130693A JP H06248395 A JPH06248395 A JP H06248395A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐酸化性に優れた自動車排ガス触媒担体用フ
ェライト系ステンレス鋼を提供する。 【構成】 重量%にて、CおよびN:それぞれ0.02
0%以下でかつC+Nが0.030%以下、Si:0.1
0%以下、Mn:0.3%以下、P:0.030%以下、
S:0.0020%以下、Cr:13〜25%、Al:
3〜7%、希土類元素のうちのランタノイドおよびYか
らなる群から選ばれた1種または2種以上を総和で0.
02〜0.15%を含み残部がFeおよび不可避不純物
からなる成分組成をもつことを特徴とする。さらに所望
により、Ti,Nb,ZrおよびVのうち1種または2
種を総和で0.01〜0.10%含むことができる。
ェライト系ステンレス鋼を提供する。 【構成】 重量%にて、CおよびN:それぞれ0.02
0%以下でかつC+Nが0.030%以下、Si:0.1
0%以下、Mn:0.3%以下、P:0.030%以下、
S:0.0020%以下、Cr:13〜25%、Al:
3〜7%、希土類元素のうちのランタノイドおよびYか
らなる群から選ばれた1種または2種以上を総和で0.
02〜0.15%を含み残部がFeおよび不可避不純物
からなる成分組成をもつことを特徴とする。さらに所望
により、Ti,Nb,ZrおよびVのうち1種または2
種を総和で0.01〜0.10%含むことができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐酸化性に優れた自動
車排ガス触媒担体用フェライト系ステンレス鋼に関する
ものである。
車排ガス触媒担体用フェライト系ステンレス鋼に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】Fe−Cr−Al系合金は耐高温酸化性
に優れているため、ストーブ部品、自動車排ガス部品等
に使用されている。近年、特に自動車用排ガス浄化装置
に用いられる触媒担体用材料としての需要が高まりつつ
ある。これは従来、触媒担体には押出焼成されたセラミ
ックス製ハニカムが使用されていたが、排ガス規制の強
化に伴い、浄化効率の高いステンレス鋼箔製ハニカムが
注目されたためである。ステンレス鋼箔製触媒担体の場
合、50μm程度の極薄箔として使用されるため、高温
の排ガスに対する優れた耐酸化性が必要となる。近年は
エキゾースト・マニホールド直下等のより高温側に設置
される傾向にあるため、より一層の耐熱性・耐酸化性が
要求されるようになってきている。
に優れているため、ストーブ部品、自動車排ガス部品等
に使用されている。近年、特に自動車用排ガス浄化装置
に用いられる触媒担体用材料としての需要が高まりつつ
ある。これは従来、触媒担体には押出焼成されたセラミ
ックス製ハニカムが使用されていたが、排ガス規制の強
化に伴い、浄化効率の高いステンレス鋼箔製ハニカムが
注目されたためである。ステンレス鋼箔製触媒担体の場
合、50μm程度の極薄箔として使用されるため、高温
の排ガスに対する優れた耐酸化性が必要となる。近年は
エキゾースト・マニホールド直下等のより高温側に設置
される傾向にあるため、より一層の耐熱性・耐酸化性が
要求されるようになってきている。
【0003】ところで、Fe−Cr−Al系合金に、
Y,La,Ce等の希土類元素を添加すると耐酸化性が
大幅に向上することが知られている。しかし、一方で
は、希土類元素を添加すると熱延鋼帯の靱性が劣化し、
コイル展開あるいはさらに冷間圧延を行う場合、割れや
破断などのトラブルが生じやすくなる。したがって、耐
酸化性向上のための希土類元素添加は最小限としなけれ
ばならない。
Y,La,Ce等の希土類元素を添加すると耐酸化性が
大幅に向上することが知られている。しかし、一方で
は、希土類元素を添加すると熱延鋼帯の靱性が劣化し、
コイル展開あるいはさらに冷間圧延を行う場合、割れや
破断などのトラブルが生じやすくなる。したがって、耐
酸化性向上のための希土類元素添加は最小限としなけれ
ばならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Fe−Cr
−Al系合金を極薄箔とした場合の耐酸化性をより一層
向上させることを目的として開発され、新規な組成をも
つFe−Cr−Al系合金を提供するものである。
−Al系合金を極薄箔とした場合の耐酸化性をより一層
向上させることを目的として開発され、新規な組成をも
つFe−Cr−Al系合金を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の従来
技術の問題点を解決するため種々の検討を行った結果、
Fe−Cr−Al系合金においてSi含有量を積極的に
低減することにより、最小限の希土類元素の添加量で優
れた耐酸化性が得られることを見いだしたものである。
技術の問題点を解決するため種々の検討を行った結果、
Fe−Cr−Al系合金においてSi含有量を積極的に
低減することにより、最小限の希土類元素の添加量で優
れた耐酸化性が得られることを見いだしたものである。
【0006】すなわち、課題解決手段としての本発明の
構成は下記の如くである。重量%にて、CおよびN:そ
れぞれ0.020%以下でかつC+Nが0.030%以
下、Si:0.10%以下、Mn:0.3%以下、P:
0.030%以下、S:0.0020%以下、Cr:13
〜25%、Al:3〜7%、希土類元素のうちランタノ
イドおよびYのうち、1種または2種以上を総和で0.
02〜0.15%を含み、さらに必要に応じて、Ti,
Nb,ZrおよびVのうち1種または2種を総和で0.
01〜0.10%含み、残部がFe及び不可避不純物か
らなる成分組成を有する高純度フェライトステンレス
鋼。
構成は下記の如くである。重量%にて、CおよびN:そ
れぞれ0.020%以下でかつC+Nが0.030%以
下、Si:0.10%以下、Mn:0.3%以下、P:
0.030%以下、S:0.0020%以下、Cr:13
〜25%、Al:3〜7%、希土類元素のうちランタノ
イドおよびYのうち、1種または2種以上を総和で0.
02〜0.15%を含み、さらに必要に応じて、Ti,
Nb,ZrおよびVのうち1種または2種を総和で0.
01〜0.10%含み、残部がFe及び不可避不純物か
らなる成分組成を有する高純度フェライトステンレス
鋼。
【0007】
【作 用】本発明において、鋼の組成成分量を前記の如
くに限定した理由を以下に説明する。なお、本明細書に
おいて特にことわりがない限り、「%」は「重量%」を
表すものとする。
くに限定した理由を以下に説明する。なお、本明細書に
おいて特にことわりがない限り、「%」は「重量%」を
表すものとする。
【0008】C,N:C,Nはそれぞれが0.020%
を超えて存在する場合、もしくは(C+N)が0.03
0%を超える場合は、熱延鋼帯の靱性を著しく低下させ
る。したがって、 C,Nはそれぞれ0.020%以下で
かつC+Nの総量を0.030%以下とした。
を超えて存在する場合、もしくは(C+N)が0.03
0%を超える場合は、熱延鋼帯の靱性を著しく低下させ
る。したがって、 C,Nはそれぞれ0.020%以下で
かつC+Nの総量を0.030%以下とした。
【0009】Cr:Crはステンレス鋼の耐酸化性およ
び耐食性を確保する最も基本的な元素である。本発明に
おいては、13.0%未満ではこれらの特性が十分に確
保されず、25.0%を超えると熱延鋼帯の靱性および
冷間での加工性(延性)が著しく低下する。したがっ
て、本発明において、Crの成分範囲は13.0〜25.
0%とした。
び耐食性を確保する最も基本的な元素である。本発明に
おいては、13.0%未満ではこれらの特性が十分に確
保されず、25.0%を超えると熱延鋼帯の靱性および
冷間での加工性(延性)が著しく低下する。したがっ
て、本発明において、Crの成分範囲は13.0〜25.
0%とした。
【0010】Al:Alはフェライト系ステンレス鋼の
耐酸化性を向上させる元素である。本発明においては、
3.0%未満では耐酸化性は十分でなく、また7.0%を
超えて含有すると、熱延鋼帯での靱性および冷間での加
工性を著しく低下させる。したがって、Alの成分範囲
は3.0〜7.0%とした。
耐酸化性を向上させる元素である。本発明においては、
3.0%未満では耐酸化性は十分でなく、また7.0%を
超えて含有すると、熱延鋼帯での靱性および冷間での加
工性を著しく低下させる。したがって、Alの成分範囲
は3.0〜7.0%とした。
【0011】P:Pは製鋼時に不可避的に混入する不純
物元素である。とくに、0.030%を超えると溶接性
が悪化するのでPの含有量を0.030%以下と定め
た。
物元素である。とくに、0.030%を超えると溶接性
が悪化するのでPの含有量を0.030%以下と定め
た。
【0012】S:Sも鋼の耐食性、耐酸化性を害する有
害な元素であり、その含有量は低いほうが望ましく、そ
の許容しうる上限は0.0020%である。
害な元素であり、その含有量は低いほうが望ましく、そ
の許容しうる上限は0.0020%である。
【0013】Mn:Mnは一般的にMnSを形成し異常
酸化の起点となるので、その含有量は低いほうが望まし
く、その許容し得る上限は0.3%である。
酸化の起点となるので、その含有量は低いほうが望まし
く、その許容し得る上限は0.3%である。
【0014】Si:Siは一般に耐酸化性向上に有効な
元素とされているが、Al含有量の高い本系合金におい
ては有効性が認められない。図1はC:0.01%,M
n:0.2%,P:0.020%,S:0.001%,C
r:20.0%,Al:5.0%,Ti:0.05%,
Y:0.05%,N:0.01%をベース組成としてSi
含有量だけを0.03〜0.4%の範囲で変化させた鋼を
50μm厚の箔まで圧延したものを、1150℃で15
0時間酸化を行った結果を示したものである。図示のと
おり、Si含有量が低い側で酸化増量が低く、耐酸化性
が良好な結果となっている。特に、Si: 0.10%以
下でその効果が著しい。この理由は未だかならずしも明
確ではないが、Siの酸化皮膜が影響を及ぼしていると
考えられる。本発明の合金箔を酸化性雰囲気に曝した場
合、最表面にα−Al2O3層、その下にCr2O3層が形
成され、これらの保護性皮膜によって耐酸化性が確保さ
れている。そして、合金からAl,Crが拡散し皮膜に
供給されることにより保護性を保っていると考えられ
る。しかしSiがある程度含有している場合には、さら
にCr2O3層と合金との界面に薄いSiO2層が形成さ
れる。このSiO2層中の金属イオンの自己拡散係数は
非常に小さく、合金からのAl,Crの拡散・供給が阻
害され、さらに酸化皮膜の密着性にも悪影響を及ぼして
いると推定される。また、Siは鋼を硬質化させ、加工
性を劣化させる性質があるのでできるだけ低い方が良
い。本発明においては、Siは0.10%以下に規制す
る。
元素とされているが、Al含有量の高い本系合金におい
ては有効性が認められない。図1はC:0.01%,M
n:0.2%,P:0.020%,S:0.001%,C
r:20.0%,Al:5.0%,Ti:0.05%,
Y:0.05%,N:0.01%をベース組成としてSi
含有量だけを0.03〜0.4%の範囲で変化させた鋼を
50μm厚の箔まで圧延したものを、1150℃で15
0時間酸化を行った結果を示したものである。図示のと
おり、Si含有量が低い側で酸化増量が低く、耐酸化性
が良好な結果となっている。特に、Si: 0.10%以
下でその効果が著しい。この理由は未だかならずしも明
確ではないが、Siの酸化皮膜が影響を及ぼしていると
考えられる。本発明の合金箔を酸化性雰囲気に曝した場
合、最表面にα−Al2O3層、その下にCr2O3層が形
成され、これらの保護性皮膜によって耐酸化性が確保さ
れている。そして、合金からAl,Crが拡散し皮膜に
供給されることにより保護性を保っていると考えられ
る。しかしSiがある程度含有している場合には、さら
にCr2O3層と合金との界面に薄いSiO2層が形成さ
れる。このSiO2層中の金属イオンの自己拡散係数は
非常に小さく、合金からのAl,Crの拡散・供給が阻
害され、さらに酸化皮膜の密着性にも悪影響を及ぼして
いると推定される。また、Siは鋼を硬質化させ、加工
性を劣化させる性質があるのでできるだけ低い方が良
い。本発明においては、Siは0.10%以下に規制す
る。
【0015】Ti,Nb,ZrおよびV これらの成分は、C或いはNと炭・窒化物を形成するこ
とでCr炭化物の粒界析出を防止し、鋼の耐食性および
耐熱性を改善する有効な元素であるので、必要により1
種または2種を添加・含有させるものである。そして、
これらの成分は微量添加でも均等に上記効果を発揮する
ものであるが、C或いはNの含有量が0.02%以下の
場合に上記元素の合計含有量が0.1%を超えると鋼の
加工性を害するようになるので、Ti,Nb,Zrおよ
びVの合計含有量は、0.1%以下と定めた。
とでCr炭化物の粒界析出を防止し、鋼の耐食性および
耐熱性を改善する有効な元素であるので、必要により1
種または2種を添加・含有させるものである。そして、
これらの成分は微量添加でも均等に上記効果を発揮する
ものであるが、C或いはNの含有量が0.02%以下の
場合に上記元素の合計含有量が0.1%を超えると鋼の
加工性を害するようになるので、Ti,Nb,Zrおよ
びVの合計含有量は、0.1%以下と定めた。
【0016】ランタノイドおよびY:これらの成分は、
Fe−Cr−Al合金の耐酸化性を向上させるために添
加する元素である。La,Ceなどの混和物であるミッ
シュメタルとして添加しても良いし、ランタノイドおよ
びYの1種または2種以上を任意に選択して添加しても
良い。これらの成分には鋼表面に形成される酸化皮膜の
保護性、マトリクスとの密着性を良好にし、異常酸化を
抑制する効果がある。この効果は、0.02%未満では
十分でなく、一方、0.15%を超えると熱間加工性、
熱延板靱性が著しく劣化する。また、これらの元素は高
価であるから、必要以上に添加するとコストアップにつ
ながる。したがって、成分範囲は0.02〜0.15%と
した。
Fe−Cr−Al合金の耐酸化性を向上させるために添
加する元素である。La,Ceなどの混和物であるミッ
シュメタルとして添加しても良いし、ランタノイドおよ
びYの1種または2種以上を任意に選択して添加しても
良い。これらの成分には鋼表面に形成される酸化皮膜の
保護性、マトリクスとの密着性を良好にし、異常酸化を
抑制する効果がある。この効果は、0.02%未満では
十分でなく、一方、0.15%を超えると熱間加工性、
熱延板靱性が著しく劣化する。また、これらの元素は高
価であるから、必要以上に添加するとコストアップにつ
ながる。したがって、成分範囲は0.02〜0.15%と
した。
【0017】このような組成をもつ本発明鋼は通常のフ
ェライト系ステンレス鋼と同様の溶解、熱間圧延、冷間
圧延の工程に必要により焼鈍工程を組み合わせることに
より、50μm程度の極薄箔にまで製造可能である。
ェライト系ステンレス鋼と同様の溶解、熱間圧延、冷間
圧延の工程に必要により焼鈍工程を組み合わせることに
より、50μm程度の極薄箔にまで製造可能である。
【0018】
【実施例】まず、真空溶解法によって表1に示される如
き成分組成の鋼を溶製した。
き成分組成の鋼を溶製した。
【0019】
【表1】
【0020】次いで、これらの各鋼を分塊圧延にて30
mm厚のスラブにした。その後各鋼を1200℃加熱抽出
で熱間圧延し、水冷後に巻取りを行って厚さ4.5mmの熱
延鋼帯とした。この時比較鋼L,M,Oは熱延鋼帯に多
数の耳割れが発生したので、両耳を切削してから後行程
を進めた。その後焼鈍、酸洗、および冷間圧延を繰り返
し、板厚50μmのコイルを作成した。
mm厚のスラブにした。その後各鋼を1200℃加熱抽出
で熱間圧延し、水冷後に巻取りを行って厚さ4.5mmの熱
延鋼帯とした。この時比較鋼L,M,Oは熱延鋼帯に多
数の耳割れが発生したので、両耳を切削してから後行程
を進めた。その後焼鈍、酸洗、および冷間圧延を繰り返
し、板厚50μmのコイルを作成した。
【0021】しかし、比較鋼L,M,O,N,Qは冷延
途中に破断、穴あきが発生し、50μm厚まで圧延する
ことができなかった。50μm厚まで製造することので
きた材料について、大気中1150℃で連続200時間
の酸化試験を行った。図2に酸化試験結果の一例を示
す。本発明鋼であるB,Fは、試験開始200時間後も
異常酸化を発生することなく、良好な耐酸化生を示し
た。比較鋼PはLa:0.01%と低いため、試験開始
後約80時間で異常酸化が発生し、100時間後に完全
に酸化された。比較鋼Kは、Pに比べ耐酸化生は良好で
あったが、Si含有量が高めであるため本発明鋼B,F
には及ばず、約150時間後には異常酸化が発生した。
途中に破断、穴あきが発生し、50μm厚まで圧延する
ことができなかった。50μm厚まで製造することので
きた材料について、大気中1150℃で連続200時間
の酸化試験を行った。図2に酸化試験結果の一例を示
す。本発明鋼であるB,Fは、試験開始200時間後も
異常酸化を発生することなく、良好な耐酸化生を示し
た。比較鋼PはLa:0.01%と低いため、試験開始
後約80時間で異常酸化が発生し、100時間後に完全
に酸化された。比較鋼Kは、Pに比べ耐酸化生は良好で
あったが、Si含有量が高めであるため本発明鋼B,F
には及ばず、約150時間後には異常酸化が発生した。
【0022】以上、製造及び酸化試験の結果を表2に示
す。この表に示されるとおり、Siを0.10%以下と
し、微量の希土類元素を添加することにより、50μm
厚の極薄箔とした場合においても優れた耐酸化生が得ら
れる。また、CおよびNをそれぞれ0.020%以下で
かつC+Nを0.030%以下とすること、さらにT
i,Nb,ZrおよびVの1種または2種を添加するこ
とにより、熱間加工性、冷間加工性に優れ、製造が容易
となる。
す。この表に示されるとおり、Siを0.10%以下と
し、微量の希土類元素を添加することにより、50μm
厚の極薄箔とした場合においても優れた耐酸化生が得ら
れる。また、CおよびNをそれぞれ0.020%以下で
かつC+Nを0.030%以下とすること、さらにT
i,Nb,ZrおよびVの1種または2種を添加するこ
とにより、熱間加工性、冷間加工性に優れ、製造が容易
となる。
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】上述のように、本発明鋼により作られた
箔は耐酸化性、耐スケール剥離性に優れ、かつ製造も容
易で自動車排ガス触媒担体用ステンレス鋼箔に最適であ
り、公害対策上有利である。また、その他の耐熱用途に
も有用である。
箔は耐酸化性、耐スケール剥離性に優れ、かつ製造も容
易で自動車排ガス触媒担体用ステンレス鋼箔に最適であ
り、公害対策上有利である。また、その他の耐熱用途に
も有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鋼の50μm箔におけるSi含有量と
この箔を大気中で1150℃、150時間酸化した場合
の酸化増量との関係を示すグラフである。
この箔を大気中で1150℃、150時間酸化した場合
の酸化増量との関係を示すグラフである。
【図2】本発明鋼と比較鋼の50μm箔を、大気中で1
150℃、200時間酸化した場合の酸化増量と酸化時
間との関係を示すグラフである。
150℃、200時間酸化した場合の酸化増量と酸化時
間との関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%にて、CおよびN:それぞれ0.
020%以下でかつC+Nが0.030%以下、Si:
0.10%以下、Mn:0.3%以下、P:0.030%
以下、S:0.0020%以下、Cr:13〜25%、
Al:3〜7%、希土類元素のうちのランタノイドおよ
びYからなる群から選ばれた1種または2種以上を総和
で0.02〜0.15%を含み残部がFeおよび不可避不
純物からなる成分組成を有する自動車排ガス触媒担体用
高純度フェライト系ステンレス鋼。 - 【請求項2】 重量%にて、さらにTi,Nb,Zrお
よびVのうち1種または2種を総和で0.01〜0.10
%含むことを特徴とする請求項1記載の自動車排ガス触
媒担体用高純度フェライト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6130693A JPH06248395A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 耐酸化性に優れた自動車触媒担体用フェライト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6130693A JPH06248395A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 耐酸化性に優れた自動車触媒担体用フェライト系ステンレス鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06248395A true JPH06248395A (ja) | 1994-09-06 |
Family
ID=13167366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6130693A Pending JPH06248395A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 耐酸化性に優れた自動車触媒担体用フェライト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06248395A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101845604A (zh) * | 2009-03-24 | 2010-09-29 | 新日铁住金不锈钢株式会社 | 燃料电池用含Al耐热铁素体系不锈钢及其制造方法 |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP6130693A patent/JPH06248395A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101845604A (zh) * | 2009-03-24 | 2010-09-29 | 新日铁住金不锈钢株式会社 | 燃料电池用含Al耐热铁素体系不锈钢及其制造方法 |
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