JPH06330246A - ろう付け後の高温強度および耐酸化性に優れたFe−Cr−Al合金 - Google Patents

ろう付け後の高温強度および耐酸化性に優れたFe−Cr−Al合金

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JPH06330246A
JPH06330246A JP11809993A JP11809993A JPH06330246A JP H06330246 A JPH06330246 A JP H06330246A JP 11809993 A JP11809993 A JP 11809993A JP 11809993 A JP11809993 A JP 11809993A JP H06330246 A JPH06330246 A JP H06330246A
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JP
Japan
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less
oxidation resistance
alloy
brazing
temperature strength
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Kaoru Okuyama
山 薫 奥
Kazuhide Ishii
井 和 秀 石
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ろう付け後の高温強度および耐酸化性に優れた
Fe−Cr−Al合金の提供。 【構成】基本成分として、C,Si,Mn,Cr,A
l,Nを含有し、下記の4グループの組合せの元素を含
有する。 (1−1)TiおよびZr、ただしTi+Zrは1.5
〜3% (1−2)Ti,ZrおよびNb、ただしTi+Zr+
Nbは1.5〜3% (2−1)ランタノイドの内、Ceは0.03%以下、
Laは0.05〜0.2% (2−2)ランタノイドの内、Ceは0.03%以下、
Ceを除くランタノイド0.001〜0.05%かつそ
の合計量は0.05〜0.2%

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ろう付け後の高温強度
および耐酸化性に優れたFe−Cr−Al系合金板およ
びその箔に関する。本合金はろう付けによって組み立て
られる部品の材料であり、高温酸化性雰囲気下で激しい
振動、熱刺激を受ける自動車排ガス浄化用触媒担体およ
び触媒コンバータに好適である。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車排ガス浄化触媒装置の担体
としてFe−Cr−Al系合金箔をろう付けによってハ
ニカム状に組み立てた担体が採用されつつある。しか
し、自動車排ガス規制の強化により、特にコールドスタ
ート時の排ガス浄化効率を向上させることが必要とされ
ている。そのため、自動車排ガス浄化触媒装置はコンバ
ータを燃焼環境に近い位置に設置し、高温の排ガスによ
りエンジン始動初期より早い時期に触媒活性化温度に到
達させ、触媒反応を起こさせるものが開発されつつあ
る。また、エンジンの高出力化および小型化によるエン
ジン振動および排ガス衝撃の増大していることから、従
来のFe−Al−Cr合金ではその高温強度が不足し、
ハニカム破損が生じて実用化できない。
【0003】素材自身の強度をNb添加により改善して
いる例が、特開平4−120247号および特開昭58
−177437号に開示されている。しかし、ろう付け
によって組み立てられた箔材は、粒界強度が著しく低下
し、ハニカムが破損してしまう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
Fe−Cr−Al合金をろう付けによって使用する場
合、強度不足のため実用に耐えない。本発明は上述した
従来技術の欠点を解消した高温での強度および耐酸化性
に優れたFe−Cr−Al合金、特に触媒担体用材料と
して好適な、板厚が0.5mm以下のFe−Cr−Al
合金板および0.1mm以下の箔を提供することを目的
とする。また、本材料はろう付けによって組み立てられ
る燃焼ガス排気系の機器、装置としても好ましい。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様によ
れば、重量%で、 C:0.05%以下、 Si:1.5%以下 Mn:1.0%以下、 Cr:11.0〜26% Al:1.0〜8.0%、 N:0.03%以下 Ti:0.01〜2.0%、Zr:0.01〜2.0% Ti+Zrの総量が、1.5%<Ti+Zr≦3.0%
を満たし、 La:0.05〜0.2%、Ce:0.03%以下を含
み、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴
とするろう付け後の高温強度および耐酸化性に優れたF
e−Cr−Al系合金が提供される。
【0006】本発明の第二の態様によれば、重量%で、 C:0.05%以下、 Si:1.5%以下 Mn:1.0%以下、 Cr:11.0〜26% Al:1.0〜8.0%、 N:0.03%以下 Ti:0.01〜2.0%、Zr:0.01〜2.0% Ti+Zrの総量が、1.5%<Ti+Zr≦3.0% ランタノイド:Ceを0.03%以下、その他のランタ
ノイド0.001〜0.05%の範囲内でかつランタノ
イドの合計が0.05〜0.2%を含み、残部Feおよ
び不可避的不純物からなることを特徴とするろう付け後
の高温強度および耐酸化性に優れたFe−Cr−Al系
合金が提供される。
【0007】本発明の第三の態様によれば、重量%で、 C:0.05%以下、 Si:1.5%以下 Mn:1.0%以下、 Cr:11.0〜26% Al:1.0〜8.0%、 N:0.03%以下 Ti:0.01〜2.0%、Zr:0.01〜2.0% Nb:0.01〜1.5%、 Ti+Zr+Nbの総量が、1.5%<Ti+Zr+N
b≦3.0%を満たし、 La:0.05〜0.2%、Ce:0.03%以下を含
み、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴
とするろう付け後の高温強度および耐酸化性に優れたF
e−Cr−Al系合金が提供される。
【0008】本発明の第四の態様によれば、重量%で、 C:0.05%以下、Si:1.5%以下 Mn:1.0%以下、Cr:11.0〜26% Al:1.0〜8.0%、N:0.03%以下 Ti:0.01〜2.0%、Zr:0.01〜2.0% Nb:0.01〜1.5%、 Ti+Zr+Nbの総量が、1.5%<Ti+Zr+N
b≦3.0% ランタノイド:Ceを0.03%以下、その他のランタ
ノイド0.001〜0.05%の範囲内でかつランタノ
イドの合計が0.05〜0.2%を含み、残部Feおよ
び不可避的不純物からなることを特徴とするろう付け後
の高温強度および耐酸化性に優れたFe−Cr−Al系
合金が提供される。
【0009】
【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本発明
のFe−Cr−Al合金は四態様があり、基本的には、
C,Si,Mn,Cr,Al,Nを含有する。それ以外
に下記の2つのグループの組合せの元素を含有する。下
記(1−1)、(1−2)、(2−1)および(2−
2)の組合せにより、ろう付け後の高温強度および耐酸
化性を改善することができる。その用途は特に合金板ま
たは箔として、自動車などの触媒コンバータ用材料をは
じめとした耐熱材料に好適である。 (1)Ti,Zr,Nb (1−1)TiおよびZrを含有する場合は、Ti+Z
rは1.5〜3%とする。 (1−2)また、これらに加えてNbを含有する場合
は、Ti+Zr+Nbは1.5〜3%とする。 (2)ランタノイド (2−1)ランタノイドの内Laを含有する場合は0.
05〜0.2%とする。 (2−2)Ceを除くランタノイドを含有する場合は
0.001〜0.05%かつその合計量は0.05〜
0.2%とする。 (2−1)および(2−2)のいずれの場合にも、Ce
は0.03%以下とする。
【0010】次に本発明合金の各成分の限定理由につい
て述べる。なお、下限がないものについては0%を含
む。 Al:Alは本発明において耐酸化性およびクリープ強
度を確保するために、不可欠な元素であり、Fe−Cr
−Al合金を高温に保持した場合、AlはFe−Crよ
り優先酸化されて合金表面に保護性の高いAl2 3
膜を生成し、耐酸化性を改善する。Al含有量が1.0
%未満であると耐酸化性およびクリープ強度に優れたA
2 3 皮膜が生成しないため、その下限を1.0%以
上に限定する。耐酸化性およびクリープ特性の点からは
Al含有量を高めることが望ましいが、一方でAlは8
%を越えると熱間圧延が困難なのでその上限を8%以下
に限定する。
【0011】Cr:CrはAlの耐酸化性を向上させる
役割を持つばかりではなく、Cr自体が耐酸化性を向上
させる元素である。ここで11%未満では耐酸化性が確
保できず、26%を越えると靭性が低下し冷間圧延が困
難となるので11%以上26%以下とした。
【0012】Si:SiはAl同様耐酸化性を高める元
素であるが多量に含有すると靭性を低下させ製造性を低
下させるのでその上限を1.5%以下に限定する。
【0013】Mn:MnはAl脱酸の予備材として添加
される場合、鋼中に残存することがあるが、Mnは耐酸
化性および耐食性を劣化させるので、少ない方がよい。
工業的および経済的な溶製技術を考慮して1.0%以下
に限定した。
【0014】La:LaはFe−Cr−Al合金におい
て高温で生成するAl2 3 ,Cr 2 3 等の酸化皮膜
の密着性を改善し、耐酸化性および酸化スケールの耐剥
離性向上に極めて顕著な効果を有する。酸化スケールの
剥離防止は耐酸化性の向上のみならず、箔でのクリープ
強度に、酸化皮膜の強度をも加算するので極めて重要な
元素である。この効果は、0.05%未満では耐酸化特
性、クリープ特性を確保できず、0.2%以上では熱間
圧延が不可能となるので、0.05%以上0.2%以下
に限定する。
【0015】Ceを除くランタノイド:Ceを除くラン
タノイドはFe−Cr−Al系合金に対しLaと同様に
高温で生成する酸化皮膜の密着性を向上することを通じ
て耐酸化性を向上する効果を有し、かつ、源鉱石からL
aを生成する場合、純粋なLaよりNdなど含有した場
合の方が容易な場合があることから、Ceを除くランタ
ノイドを0.001〜0.05%の範囲で含有させるこ
とができる。それに多量に添加すると熱間圧延が不可能
となるのでランタノイドの合計は0.2%以下とする。
【0016】Ce:希土類を添加する際にミッシュメタ
ルで添加すると経済的であるが、Ceの添加は避けられ
ない。Ceは熱間加工性および耐酸化性を劣化させるの
で添加しないほうが好ましいが、0.03%以下では特
性上、製造上問題がない。よって添加の上限を0.03
%以下に限定する。
【0017】Zr:ZrN,ZrCを生成し高温強度を
高める効果がある。また、Zrは表面濃化してZrO2
の酸化物を生成する。ZrはLaと複合で含有する場合
にAlの酸化消耗を抑制しAl2 3 皮膜およびCr2
3 皮膜を形成する時間を延ばし、合金の耐酸化性を向
上させる。この効果は0.01%以上で顕著となる。強
度の点からは、Zrはできるだけ多く添加するのが望ま
しいが、その含有量が2.0%を越えると耐酸化性が低
下するので、その含有量を0.01%以上2.0%以下
とした。
【0018】Ti:TiはZr同様TiN,TiCを生
成し高温強度を高める効果がある。この効果は0.01
%以上添加しないと効果がないのでその下限を0.01
%以上とする。また過剰に添加すると耐酸化性が低下す
るのでその上限を2.0%に限定する。TiとZrが共
存するときは、Ti+Zrは1.5〜3.0%とする。
それは、1.5%未満ではろう接後のクリープ特性に劣
り、3%を超えると耐酸化性が低下するためである。
【0019】Nb:NbもZr,Ti同様、NbC,N
bNを生成し高温強度を高める効果がある。この効果は
0.01%以上添加しないと効果がないのでその下限を
0.01%とする。また、過剰に添加すると耐酸化性が
低下するのでその上限を2.0%に限定する。 Tiお
よびZrと共存するときは、Ti+Zr+Nbは1.5
〜3%とする。1.5%未満ではろう接後のクリープ特
性に劣り、3%を超えると耐酸化性が低下するためであ
る。
【0020】C:Cは過剰になると高温強度および耐酸
化性さらに靭性を低下させるので、極力低減させる方が
望ましい。よって0.05%以下に限定する。
【0021】N:Nは微細な炭化物の生成元素であるZ
r,Ti,NbなどをN化物として固定してしまい、粗
大なCr,Feの炭化物が析出して高温での強度を低下
するので極力低減させることが望ましい。また、Nが過
剰になると靭性を低下させ、また、冷間圧延性、加工性
を低下させる。Alと反応し、粗大なAlN(〜10μ
m)を析出すると50μm程度の箔に圧延した場合、穴
開きの原因にもなる。よって0.03%以下に限定す
る。
【0022】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。 (実施例)表1に本発明例および比較例の化学組成を示
す。これら素材は真空溶解によって溶製され、1250
℃に加熱後、板厚3mmまで熱間圧延し、焼鈍と冷間圧
延を繰り返し50μmの箔にした。この圧延箔をNiろ
う材を用いて1200℃で真空ろう付けを行った後、耐
酸化性の調査をした。その結果を同様に表1に示す。1
200℃,150hの酸化で酸化増量が1.5mg/c
2 未満のものを○で、これ以上のものを×で示した。
また、高温強度の評価は、50μmの冷延箔を用いて、
800℃、大気中、初期応力3kgf/mm2 を負荷し
たクリープ試験により行った。破断時間が8h以上のも
のを○印で、これ未満のものを×で示した。本発明鋼1
〜7までは耐酸化性およびクリープ強度に優れている。
一方、比較鋼8〜11は耐酸化性は優れるが、クリープ
特性に劣り、比較鋼12はクリープ特性には優れるが耐
酸化特性には劣る。また、比較鋼13〜15は耐酸化性
およびクリープ特性いずれの特性にも劣る。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】本発明は、Fe−Cr−Al系合金にT
iとZrあるいはさらにNbを複合添加し、またLaあ
るいはランタノイドを含有することにより、高温強度お
よび耐酸化性に優れた合金を提供できる。本発明の合金
板またその箔は自動車などの触媒コンバータ用材料をは
じめとした、耐熱材料として好適な合金であり、とくに
板厚0.1mm以下の箔として優れた性能を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で、 C:0.05%以下、 Si:1.5%以下 Mn:1.0%以下、 Cr:11.0〜26% Al:1.0〜8.0%、 N:0.03%以下 Ti:0.01〜2.0%、Zr:0.01〜2.0% Ti+Zrの総量が、1.5%<Ti+Zr≦3.0%
    を満たし、 La:0.05〜0.2%、Ce:0.03%以下を含
    み、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴
    とするろう付け後の高温強度および耐酸化性に優れたF
    e−Cr−Al系合金。
  2. 【請求項2】重量%で、 C:0.05%以下、 Si:1.5%以下 Mn:1.0%以下、 Cr:11.0〜26% Al:1.0〜8.0%、 N:0.03%以下 Ti:0.01〜2.0%、Zr:0.01〜2.0% Ti+Zrの総量が、1.5%<Ti+Zr≦3.0% ランタノイド:Ceを0.03%以下、その他のランタ
    ノイド0.001〜0.05%の範囲内でかつランタノ
    イドの合計が0.05〜0.2%を含み、残部Feおよ
    び不可避的不純物からなることを特徴とするろう付け後
    の高温強度および耐酸化性に優れたFe−Cr−Al系
    合金。
  3. 【請求項3】重量%で、 C:0.05%以下、 Si:1.5%以下 Mn:1.0%以下、 Cr:11.0〜26% Al:1.0〜8.0%、 N:0.03%以下 Ti:0.01〜2.0%、Zr:0.01〜2.0% Nb:0.01〜1.5%、 Ti+Zr+Nbの総量が、1.5%<Ti+Zr+N
    b≦3.0%を満たし、 La:0.05〜0.2%、Ce:0.03%以下を含
    み、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴
    とするろう付け後の高温強度および耐酸化性に優れたF
    e−Cr−Al系合金。
  4. 【請求項4】重量%で、 C:0.05%以下、Si:1.5%以下 Mn:1.0%以下、Cr:11.0〜26% Al:1.0〜8.0%、N:0.03%以下 Ti:0.01〜2.0%、Zr:0.01〜2.0% Nb:0.01〜1.5%、 Ti+Zr+Nbの総量が、1.5%<Ti+Zr+N
    b≦3.0% ランタノイド:Ceを0.03%以下、その他のランタ
    ノイド0.001〜0.05%の範囲内でかつランタノ
    イドの合計が0.05〜0.2%を含み、残部Feおよ
    び不可避的不純物からなることを特徴とするろう付け後
    の高温強度および耐酸化性に優れたFe−Cr−Al系
    合金。
JP11809993A 1993-05-20 1993-05-20 ろう付け後の高温強度および耐酸化性に優れたFe−Cr−Al合金 Withdrawn JPH06330246A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7005105B2 (en) * 2000-12-28 2006-02-28 Korea Electrotechnology Research Institute Fe-Cr-Al alloys for electric resistance wires

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7005105B2 (en) * 2000-12-28 2006-02-28 Korea Electrotechnology Research Institute Fe-Cr-Al alloys for electric resistance wires

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