JPS6376850A - 酸化スケ−ルの耐剥離性に優れたFe−Cr−Al−Nd系合金 - Google Patents

酸化スケ−ルの耐剥離性に優れたFe−Cr−Al−Nd系合金

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JPS6376850A
JPS6376850A JP21877586A JP21877586A JPS6376850A JP S6376850 A JPS6376850 A JP S6376850A JP 21877586 A JP21877586 A JP 21877586A JP 21877586 A JP21877586 A JP 21877586A JP S6376850 A JPS6376850 A JP S6376850A
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Kazuhide Ishii
和秀 石井
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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−Nd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m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yy
Ia11部品などにも有用である。
〔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 O・2A見203−5SiO2
)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なとの触媒をつけたも
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ツ
トリウム(Y)を添加したFe−Cr−Al系合金(C
r:15〜25重量%、A交:3〜6mF1にタロ、Y
:0.3〜1.0重量%)を提案しているが、Yが希少
金属であるため非常に高価であり、また供給量にも不安
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%、 AJI : 3〜8ffE量%、
全希土類元素が0.06重量%までで、0.002〜0
.05重琶%のCe、La、Ndなどを添加した合金(
以下これをFe−Cr−Al1−REM合金と呼ぶ)の
使用を提案している。これは希土類元、にの添加によっ
てスケールの剥離を防いだFe−Cr−Al系合金で、
電熱線などにはさくから用いられていたものである。
コノようなFe−Cr−AJI−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
、自動車の排気ガス炸化用触媒コンバータのように発進
、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炸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 fi量%以上の添加は不
I+(能としている。
(9,11が解決しようとする問題点〕本発明は上記実
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
究の結果新知見を1iI、この知見に基づいて末完IJ
Iを完成し、このような材料を提供することをl]的と
するものである。すなわち本発明者らの研究によると、
上述の希土類元素添加による欠点は主にCeが原因であ
り、Ndのみを0.03重量%以上添加すると熱間加工
中の;1れを発生することなく圧延加工が11丁能であ
り、かつ#酸化性、酸化スケールの耐剥離性を大幅に向
上することを新たに知見した。
ところが、前述の特開昭58−177437では「全希
土類の合計が0.06%までである少なくともO,OO
2%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群からの添加物」
として、Ceを必須とし。
一方La、Nd等を区別せず、実施例中にもNdを単独
で添加したものはない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の第1発明は C:0.02重量%以下 S[:1.5重量%以下 Cr:13重重量以上27m)j1%以下Al:3.5
重量%を超え8重量%未満Nd:0.03重Cx以上0
.20重量%以ドを含み、かつCeを含まず、残分がF
e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′AS性に優れたFe−Cr−A!L−Nd系合
金である。
本発明の第2発明は第1発明に、 Ti:C重量%の5倍以上0.10重量%以下を加えた
ものである。
本発明の第3発明は第1発明にCe、Nd以外のランタ
ノイドがO,0O1fii%以上o、tgH%以下で、
ランタノイドの合計量が0.2(lffi%としたもの
である。
さらに本発明の第4発明は第3発明に、T i : C
重量%の5倍以上o−io重量%以下を加えたものであ
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、以下
各成分の限定理由を述べる。
■ Nd: 0.03重量%未満では厚さ50μm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%以りでは熱間圧延が不可能になるので0.05
重量%以上0620重量%未満とした。
■ Ce、Ndを除くランタノイド: ランタノイドはLa、Ce、Ndその他原子番号57か
ら71までの15種の全屈元素である。Ce、Ndを除
くランタノイドは#酸化性及び酸化スケールの耐剥離性
向上に対し、Ndとほぼ同様な効果があり、かつ、原鉱
石からNdを精製する場合、純粋なNdよりもLa等の
他のランタノイドを含有したNdの形態の方が容易な場
合があることから、Ce、Ndを除くランタノイドを0
.001〜0.10重量%含有することができる。ただ
し、熱間加工性が低下するのでランクメイドの総和は0
.20重量%以下とする。
■ Cr: 13重Cx未満では耐酸化性が確保できず。
27重!^%を超えると靭性が低rし、冷間加工が困難
となるので13〜27ffifit%とした。
■ A皇: 3.5重量%以下では耐酸化性が確保できず、8重量%
以上では熱間圧延が困難となるので3.5重量%を超え
8重量%未満とした。
■ SL: 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%以ドとした。
■ 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0.02ffi量%以下にする必要がある
■ Ti:以上のほかにざらに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9する。TiはC
濃度の5倍以上添加しないとその改R効果が表れないが
、0.1 屯?it%を超えて添加すると耐酸化性を低
ドさせるので、5X重;、(%C−0,10屯に%とす
る。
〔実施例〕
第1表に未発151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
製造塊した後、1200″Cで板厚3mmまで熱間圧延
した。この段階でCe、La、Nd(7)合計濃度が0
.058重量%のB−3、Ce濃度が0.085 rr
Ci、1%(7)B−6、NdejlCO,24rB 
r、、%のB−17,NdとLac7)和が0.23屯
111%のB−19、Alが8.5重量%のB−25は
熱間圧延時に鋼塊が;t3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−3,6,17゜19.2
5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,OO2重量%と低いC−1やC濃
度はo、oia重硅%と高いがTiを0.09重量%添
加したC−2は延性・脆性遷移温度が60〜80℃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0.028重量%と高いB−21は遷移温度が1
50°C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27.5重量%のB−
24とSiが1.7重量%のB−23も遷移温度が10
0℃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、焼鈍を繰返し板厚50
μmの箔にした。これから板厚50ルm1幅20 m 
m 、長さ30mm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、Ceが0、035 !
IZ量%のB−15,Ndが0.031重量%であるが
、Ceが0.042重量%添加しであるB−16は10
0〜120時間で完全に酸化して原形を留めていない、
これに対し、はぼ回じCr、Aie度であるが、Ndが
0.032重量%のC−1,Ndが0.051重績%、
Laが0.02重61%のC−8は高価なFe−Cr−
AM−Y合金であるB−1と同様に200時間後も酸化
増量が1.2mg/am’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、N
d、La、はYと同様に耐酸化性を大幅に向上させてい
る。同様にTiが0.31重量%のB−22、Crが1
1.8重量%17)B−26、Anが3.1重績%のB
−27も耐酸化性が不十分であった。
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。
Ceを含むB−3,B−16、Nd濃度がo、 o i
 a重量%と低いB−18,同じ<Laを0.024重
量%含んでいるが、Nd濃度が0.013重量%と低い
B−20,Cr、An濃度が低いB−26、B−27で
は半分程度の酸化スケールが剥離していたが、実施例と
比較例中Y添加のB−1には剥離は見られなかった。
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−An
−Nd (−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。
Nd、La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上させるが、Ceは熱間加工性、
耐酸化性を大幅に低下させることが明白である。
なお、第1表、第2表中における評価の区分は以下の2
8i準による。
熱間圧延性: Q: 1200℃加8後、fS間圧延可能であったもの
X: 1200℃加熱後、熱間圧延不可能であったもの
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。
X:M延焼錘板での脆性−延性遷移温度が100℃以上
のもの。
IfFt酸化性: 0:50pm厚の箔で1150℃×144時間大気中加
熱後の重量増加が1.5mg/cm’未満。
X:50gm厚の箔で1150℃X144時間大気中加
熱後の重量増加がt、5mg/cm’以上。
耐剥離性: 0:50JLm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回繰返した後酸化スケールの剥離がないもの。
、X:50μm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56−96726S+公報では特
殊な熱処理で表面に長さI3tumのAl2O3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
1本発明鋼もこれと同一の熱処理を行った場合、良好な
Al2O3ウィスカーが生成するので、この製造方法に
よる触媒コンバータにも好適である。
〔発Illの効果〕
本発明鋼は熟間圧延性、冷間圧延性、耐酸化性および酸
化スケールの耐剥離性に優れており、かつ安価である。
未発1」鋼は、自動車の触媒コンバータ用ステンレス箔
として好適であり、自動車の公害対策に寄与するところ
が大である。またこれに限ることなく他の過酷な酸化作
用を受ける用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は熱延板の焼鈍後のシャルピー試験結果を示すグ
ラフ、第2図は504m箔での耐酸化試験結果を示すグ
ラフである。

Claims (1)

  1. 【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%を超え8重量%未満 Nd:0.03重量%以上0.20重量%以下を含み、
    かつCeを含まず、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−Al−Nd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%を超え8重量%未満 Nd:0.03重量%以上0.20重量%以下Ti:C
    重量%の5倍以上0.10重量% 以下 を含み、かつCeを含まず、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−Al−Nd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%を超え8重量%未満 Nd:0.03重量%以上0.20重量%未満Ce、N
    dを除くランタノイド:合計 0.001重量%以上0.10重量%以下 を含み、かつCeを含まず、ランタノイドの合計が0.
    20重量%以下で残分が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−Al−Nd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%を超え8重量%未満 Nd:0.03重量%以上0.20重量%未満Ce、N
    dを除くランタノイド:合計 0.001重量%以上 Ti:C重量%の5倍以上0.10重量% 以下 を含み、かつCeを含まず、ランタノイドの合計が0.
    20重量%以下で残分が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−Al−Nd系合
    金。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02254136A (ja) * 1989-03-27 1990-10-12 Nippon Steel Corp 製造性に優れた耐熱、耐酸化性Fe―Cr―A▲l▼系合金
JP2008170613A (ja) * 2007-01-10 2008-07-24 Ricoh Co Ltd 画像形成装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5531824A (en) * 1978-08-25 1980-03-06 Taiyo Oil & Fat Mfg Oil and fat purifying method

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