JP3335647B2 - 耐久性に優れたFe−Cr−Al合金およびそれを用いた触媒担体 - Google Patents
耐久性に優れたFe−Cr−Al合金およびそれを用いた触媒担体Info
- Publication number
- JP3335647B2 JP3335647B2 JP12436291A JP12436291A JP3335647B2 JP 3335647 B2 JP3335647 B2 JP 3335647B2 JP 12436291 A JP12436291 A JP 12436291A JP 12436291 A JP12436291 A JP 12436291A JP 3335647 B2 JP3335647 B2 JP 3335647B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- alloy
- less
- durability
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Description
どの触媒担体用金属材料を代表とする耐酸化合金鋼に係
り、特に1000℃以上の高温での耐久性に優れた材料
に係る。
空気を混合し燃焼させた時に生成するNOX 、COなど
の有害ガスを無害化するために使用される。この触媒反
応は発熱反応であるためコンバーターの温度は上昇す
る。また最近では、触媒反応の効率向上のためコンバー
ターを燃焼環境に近い位置に設置し高温の排ガス中で触
媒反応を起こさせる例が多く見られ、熱衝撃、排気ガス
圧力の点からコンバーター材料にとって非常に厳しい温
度環境となっている。従って、このような条件下で使用
される触媒コンバーター用材料としてはセラミックスが
熱衝撃に弱いことから使用に耐えないため、耐酸化性に
優れるFe−Cr−Al合金などの金属材料が主流とな
る。
Cr−Al合金では最高温度で1000℃を超える高温
下では合金箔として使用されるコンバーター用の材料と
しては耐久性が不十分であり、ハニカム箔が高温で脆化
し破損するなど、使用に耐えないのが実情である。した
がって、本発明は上述した従来技術の欠点を解消した耐
久性に優れたFe−Cr−Al合金およびそれを用いた
触媒担体を提供することを目的とする。
従来触媒コンバーター用材料としての問題点を改善し
た、耐久性に優れた触媒コンバーター用Fe−Cr−A
l合金である。本発明の要旨とするところは次の通りで
ある。すなわち、本発明は、 C :0.05重量%以下 Si:0.2重量%以下 Mn:1.0重量%以下 P :0.040重量%以下 Cr:18〜28重量% Ni:0.3重量%以下 Cu:0.3重量%以下 Al:1〜10重量% N :0.02重量%以下 を含有し、かつSi、Mn、P、Ni、Cuが下記の
(I)式を満足し、残部がFeおよび不可避的不純物か
らなる、耐久性に優れたFe−Cr−Al合金を提供す
るものである。 9.5Si+2Mn+10P+3.6(Ni+Cu)−2.5≦0 …(I)
の(a)、(b)、(c)、(d)および(e)の群の
内少なくとも1種の群を含有していてもよい。ただし、
(a)と(d)の複合含有を除く。 (a)La:0.01〜0.20重量% (b)Laを除くランタノイドの合計で0.01〜0.
20重量%、Y:0.05〜0.5重量%、およびH
f:0.01〜0.3重量%のうち1種または2種以上 (c)Ti、Nb、Ta、およびVから選ばれた少なく
とも1種を合計で1.0重量%以下 (d)Zr:0.01〜1.0重量% (e)B:0.0005〜1.0重量%
て組み立てられた触媒担体を提供するものである。
排ガス中で触媒反応を起こさせるために燃焼環境に近い
位置に設置された排ガス浄化触媒コンバーターの温度は
1000℃以上になる。このため、1000℃以下の温
度で従来より使用されているFe−Cr−Al合金で
は、高温と低温の温度差が非常に大きくなり、これまで
ほとんど問題にならなかった熱応力によってハニカム箔
が粒界割れを起こし破損したり、1000℃以上での耐
酸化性が不十分であるため短時間で異常酸化を起こし、
使用に耐えられないのが実状である。本発明者らは、粒
界破壊の原因を調査した結果、粒界に析出した金属間化
合物が粒界割れの起点となることを突き止めると共に、
この金属間化合物の析出に対する合金元素の影響を調査
した結果、特にSi、Mn、P、Ni、Cuが有害であ
り、これらの元素はそれぞれこの金属化合物の生成効果
が異なることを発見した。(I)式の成分元素に対する
係数は、この関係を定量的に表したもので、(I)式の
関係を満足してはじめて、高温脆化の原因となる金属間
化合物の粒界への析出は防止できる。
ステンレス鋼において共に固溶限が小さく、主として炭
化物、窒化物として析出し耐食性を劣化させるほか、鋼
板の靱性および延性を著しく低下させる。特にNはAl
と窒化物を形成し有効Al(固溶Al)を減少させるば
かりでなく、巨大な窒化物が箔製造時の欠陥の原因とな
り歩止りを著しく劣化させるので、できるだけ少ない方
が望ましいが、工業的、経済的な溶製技術を考慮して上
限をC:0.05重量%、N:0.02重量%とした。
素は、ハニカム箔の粒界への金属間化合物の析出を促進
させ、高温での脆化を促進させるため極力低減すること
が望ましい。この金属間化合物を抑制するためには、こ
れらの元素が共存しない場合には、それぞれSi:0.
2重量%以下、Mn;1.0重量%以下好ましくは0.
40重量%以下、P:0.040重量%以下好ましくは
0.030重量%以下、Ni:0.3重量%以下、C
u:0.3重量%以下とする必要がある。しかし、これ
らの元素を極端に低減することは精錬コストを増加さ
せ、経済性を逸する。そこでこれらの元素をバランスよ
く低減し金属間化合物の生成を抑制することが必要とな
る。金属間化合物の生成効果は元素により異なり、それ
を定量的に表したのがパラメータAである。すなわち A=9.5Si+2Mn+10P+3.6(Ni+Cu)−2.5 C:0.05重量%以下、N:0.02重量%以下、S
i:0.2重量%以下、Mn:0.2重量%以下、P:
0.04重量%以下、Ni:0.3重量%以下、Cu:
0.3重量%以下、Cr:18〜28重量%、Al:1
〜10重量%の範囲のFe−Cr−Al合金に対し、パ
ラメータAと金属間化合物の析出相率、さらにハニカム
破損との対応をとった。図1にその結果を示す。図1か
らパラメータAが0以下で析出相率がほぼ0でかつハニ
カムの破損がないことがわかる。従って、ハニカムの破
損を抑制するためには、成分範囲を限定した上で、
(I)式を満足する必要がある。 9.5Si+2Mn+10P+3.6(Ni+Cu)−2.5≦0 …(I) (I)式は、金属間化合物の析出を抑制するための必要
条件であり、この式を満足する範囲内で各元素の適度な
低減により効率よく金属間化合物の生成を抑制すること
ができ、ハニカムの破損を防止することができる。
であるためその効果を十分発揮させるために18重量%
以上の添加が必要である。Crの耐酸化性向上効果は、
添加量の増加に伴って増加するが、28重量%を越えて
含有させると靱性および延性が低下し、製造性を逸する
ので、範囲を18〜28重量%に限定した。
必要不可欠な元素であり、添加量の増加に伴って高温で
かつ長時間の使用に耐え得る材料となる。その効果を十
分発揮させるためには、1重量%以上の含有が必要であ
る。しかし、10重量%を越えて含有させると、冷間で
の加工性を逸し、ハニカム加工等で割れるため上限を1
0重量%とし、範囲を1〜10重量%とした。ここで、
Alが7重量%以上の合金を溶製する場合は靱性が低く
製造しにくいため、適当な組成の合金にめっきなどの方
法によりAlを付着させ、熱処理によりAlを拡散させ
てAl量を調整してもよい。 Zr:Zrは耐酸化性に有害なSを固定して無害化する
効果を有するほか、Nを固定し巨大なAlNの生成を抑
制する効果も有する。これらの効果を発揮させるために
は少なくとも0.01重量%以上含有させる必要があ
る。しかし、1.0重量%以上の含有は靱性を低下さ
せ、鋼の製造性を著しく劣化させるので上限を1.0重
量%とし、範囲を0.01〜1.0重量%に限定した。
皮膜の密着性を向上させることを通じて耐酸化性を向上
させる効果を有する。これらの元素はその効果のために
多い方が望ましいが、Fe−Cr−Al合金に対する固
溶限が小さい上に固溶限を越えて含有させると、粒界に
析出して加工性を劣化させるため、それぞれ、上限をL
a:0.20重量%、Laを除くランタノイド:0.2
0重量%、Y:0.50重量%、Hf:0.3重量%と
し、範囲をLa:0.01〜0.20重量%、Laを除
くランタノイドの合計で0.01〜0.20重量%、
Y:0.05〜0.5重量%、Hf:0.01〜0.3
重量%とした。
AlNを形成してAlを消耗し耐酸化性を劣化させるN
を無害化する効果を有するが、過剰に含有させると、製
造性を逸するので上限を含有量の合計で1.0重量%と
した。
不純物を排除することによって粒界を強化し、高温脆化
を改善する効果が非常に大きい。その効果を十分発揮さ
せるためには0.0005重量%以上の含有が必要であ
る。しかし、0.01重量%以上含有させると、かえっ
て、高温脆化を助長する傾向が見られるので、上限を
0.01重量%とし、範囲を0.0005〜0.01重
量%に限定した。
態で成分調整を行い、鋼塊あるいはスラブに鋳込まれ、
熱間圧延、焼鈍を行った後、冷間圧延と焼鈍を繰り返
し、必要な厚さのコイルあるいは切板として使用される
か、あるいは、コイルあるいは切板状の適当な組成の合
金の表面にAlあるいはさらに必要元素を含有するAl
合金をめっき法やクラッド法などにより付着させたもの
を適切な熱処理によって元素を拡散させ、請求範囲に規
定される化学組成の表面を有するコイルあるいは切板と
して使用される。
ルあるいは切板は耐久性を必要とする用途に用いられ
る。特に、排ガスコンバーターなどの触媒担体として有
用である。このときには合金鋼は箔にされ、この箔から
溶接、ろう接、機械的接合など任意の手段によりハニカ
ム構造体とされる。
明する。 (実施例1)表1に示す組成の合金鋼から製造した箔に
よりハニカムを作製し、本発明例と比較例のハニカム加
工品の耐久試験後の破損の有無をあわせて表1に示し
た。本発明例A7と比較例B2は、適切な成分のFe−
Cr−Al合金板にAlをメッキし、不活性ガス中で拡
散処理することにより目標組成の合金板を得、50μm
に冷間圧延後、上記光輝焼鈍を行った。上記2種以外の
合金は、真空溶解により溶製され、熱間圧延、焼鈍後、
冷間圧延、焼鈍を繰り返した後50μmに冷間圧延され
たあと光輝焼鈍を行った。
せて巻き、スポット溶接で固定したハニカムを1100
℃までの昇温と常温までの降温を繰り返す試験に供し試
験後の解体調査によりハニカム箔の割れの有無により○
×で評価した。比較例に対し、本発明例はハニカムの破
損がなく、耐久性に優れた触媒コンバーター用材料であ
ることがわかる。
のSi、Mn、P、Ni、Cuの含有量を制限すること
により金属間化合物の粒界析出を抑えているために、耐
久性に優れたFe−Cr−Al合金が得られ、その合金
箔を用いた触媒担体は従来のものに比べて高温でも破損
しない。
ニカム破損との対応をとった図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 C :0.05重量%以下 Si:0.2重量%以下 Mn:1.0重量%以下 P :0.040重量%以下 Cr:18〜28重量% Ni:0.3重量%以下 Cu:0.3重量%以下 Al:1〜10重量% N :0.02重量%以下B:0.0005〜0.01重量% を含有し、かつSi、Mn、P、Ni、Cuが下記の
(I)式を満足し、残部がFeおよび不可避的不純物か
らなる、耐久性に優れたFe−Cr−Al合金。 9.5Si+2Mn+10P+3.6(Ni+Cu)−2.5≦0 …(I) - 【請求項2】 請求項1に記載の合金がさらにLa:
0.01〜0.20重量%を含有する合金。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の合金がさらに
Laを除くランタノイドの合計で0.01〜0.20重
量%、Y:0.05〜0.5重量%、およびHf:0.
01〜0.3重量%のうち1種または2種以上を含有す
る合金。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の合
金がさらに、Ti、Nb、Ta、およびVから選ばれた
少なくとも1種を合計で1.0重量%以下含有する合
金。 - 【請求項5】 請求項1、3ないし4のいずれかに記載
の合金がさらにZr:0.01〜1.0重量%を含有す
る合金。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の合
金製の箔を用いて組み立てられた触媒担体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12436291A JP3335647B2 (ja) | 1991-05-29 | 1991-05-29 | 耐久性に優れたFe−Cr−Al合金およびそれを用いた触媒担体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12436291A JP3335647B2 (ja) | 1991-05-29 | 1991-05-29 | 耐久性に優れたFe−Cr−Al合金およびそれを用いた触媒担体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04350148A JPH04350148A (ja) | 1992-12-04 |
JP3335647B2 true JP3335647B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=14883525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12436291A Expired - Lifetime JP3335647B2 (ja) | 1991-05-29 | 1991-05-29 | 耐久性に優れたFe−Cr−Al合金およびそれを用いた触媒担体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3335647B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100380629B1 (ko) * | 2000-12-28 | 2003-04-18 | 한국전기연구원 | 전열선용 철-크롬-알루미늄계 합금 |
EP1580288B1 (en) * | 2002-11-20 | 2014-11-12 | Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd. | High al stainless steel sheet, honeycomb bodies employing the steel sheet and use of the steel sheet for a honeycomb body |
JP5760525B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2015-08-12 | Jfeスチール株式会社 | ステンレス箔およびその箔を用いた排ガス浄化装置用触媒担体 |
JP5126437B1 (ja) | 2011-04-01 | 2013-01-23 | Jfeスチール株式会社 | ステンレス箔およびその箔を用いた排ガス浄化装置用触媒担体 |
US11767573B2 (en) | 2018-09-13 | 2023-09-26 | Jfe Steel Corporation | Ferritic stainless steel sheet and method of producing same, and al or al alloy coated stainless steel sheet |
CN110923746A (zh) * | 2018-09-20 | 2020-03-27 | 天津大学 | 一种纳米多孔Fe-P-C材料及其制备方法和在电解水制氢中应用 |
CN110952110A (zh) * | 2018-09-27 | 2020-04-03 | 天津大学 | 一种纳米多孔Pd-Fe-P-C材料及其制备方法和其电解水制氢中应用 |
-
1991
- 1991-05-29 JP JP12436291A patent/JP3335647B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04350148A (ja) | 1992-12-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5228932A (en) | Fe-cr-al alloy, catalytic substrate comprising the same and method of preparation | |
JP5561447B1 (ja) | ステンレス鋼板およびステンレス箔 | |
EP3527683B1 (en) | Stainless steel sheet and stainless steel foil | |
JP3335647B2 (ja) | 耐久性に優れたFe−Cr−Al合金およびそれを用いた触媒担体 | |
JP3247162B2 (ja) | 耐酸化性に優れたFe−Cr−Al系合金およびその箔 | |
CN113088830B (zh) | 铁素体合金 | |
JP3690325B2 (ja) | 耐酸化特性及び耐高温変形性に優れたFe−Cr−Al系合金箔及びその製造方法 | |
KR20190012216A (ko) | 페라이트계 스테인리스 강판 | |
EP0429793B1 (en) | Heat-resistant stainless steel foil for catalyst-carrier of combustion exhaust gas purifiers | |
JP3200160B2 (ja) | 耐酸化性および耐高温脆化性に優れたFe−Cr−Al合金、それを用いた触媒担体ならびに合金箔の製造方法 | |
CA1114655A (en) | Low-cost weldable, high temperature oxidation-resistant steel | |
JPH06212363A (ja) | 高温耐酸化性および高温耐久性に優れたFe−Cr−Al系合金鋼 | |
WO1995018241A1 (fr) | Tole d'acier inoxydable plaquee d'aluminium presentant une excellente resistance a l'oxydation a haute temperature | |
JPH04147945A (ja) | 耐高温酸化性および靭性に優れた高Al含有フェライト系ステンレス鋼 | |
JP3320831B2 (ja) | 高温強度および耐酸化性に優れたFe−Cr−Al合金 | |
JP3351837B2 (ja) | 製造性及び耐高温酸化性に優れたAl含有フェライト系ステンレス鋼 | |
JP3142884B2 (ja) | 触媒の耐剥離性に優れ、γAl2O3の密着性を低下させるウイスカ生成を抑制するFe−Cr−Al合金 | |
JP3007696B2 (ja) | 耐酸化性に優れ、γAl2O3の密着性を低下させる酸化物ウイスカ生成を抑制するFe−Cr−Al合金 | |
JP4222217B2 (ja) | 耐変形性に優れる排ガス浄化システム用鋼材。 | |
JP3351836B2 (ja) | 耐高温酸化性に優れた高Al含有フェライト系ステンレス鋼 | |
KR20240068686A (ko) | 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법 | |
JPH06220587A (ja) | 耐酸化性に優れ、電気抵抗減少率の小さいFe−Cr−Al系合金 | |
JPH07138710A (ja) | 耐酸化性に優れた触媒コンバーター担体用Fe−Cr−Al合金およびこれを用いた合金箔の製造方法 | |
JP3301845B2 (ja) | 高Al含有フェライト系ステンレス鋼を基材とするマニホルドコンバータ | |
JPH06104879B2 (ja) | 燃焼排ガス浄化触媒担体用耐熱ステンレス箔 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010403 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070802 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080802 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080802 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090802 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090802 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100802 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110802 Year of fee payment: 9 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |