DE3780082T2

DE3780082T2 - Rostfreier chrom-aluminium-stahl mit hoher bestaendigkeit gegen oxydation und abblaetterung und folien aus chrom-aluminium-stahl fuer katalysatortraeger in katalytischen konvertern.

Info

Publication number: DE3780082T2
Application number: DE8787400917T
Authority: DE
Inventors: Kazuhide C O Technical R Ishii; Tatsuo C O Technical Kawasaki
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-04-21
Filing date: 1987-04-21
Publication date: 1993-01-14
Anticipated expiration: 2007-04-22
Also published as: EP0246939A3; DE3780082D1; US4904540A; EP0246939A2; EP0246939B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen rostfeien Stahl mit hoher Beständigkeit gegen Oxidation. Spezifischer betrifft die Erfindung eine Fe- Cr-Al-Legierung mit zufriedenstellend hoher Beständigkeit gegen Oxidation und Abblätterung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Fe-Cr-Al-Legierung, die für einen Katalysatorträger eines katalytischen Konverters geeignet ist.
In den letzten Jahren ist die atmosphärische Verschmutzung aufgrund der Existenz von NOx, CO usw. ein ernsthaftes Umweltproblem geworden. Die atmosphärische Verschmutzung wird von Abgasen von Verbrennungseinrichtungen wie Verbrennungsmotoren, Boilern usw. angeführt.
Die Verschmutzungskontrolle wurde insbesondere in der Automobiltechnologie zu einer der wichtigsten zu lösenden Aufgaben. Es ist daher üblich geworden, in den Abgassystemen von Automobilverbrennungsmotoren katalytische Konverter vorzusehen.
Bekanntermaßen enthält der katalytische Konverter im allgemeinen einen Katalysatorträger aus einer Keramik und einen Katalysator, der auf die Oberfläche des Katalysatorträgers aufgetragen ist. Der Katalysator wird auf der Oberfläche des Katalysatorträgers durch eine Trägersubstanz gehalten. Üblicherweise ist Cordierit (2 MgO x 2 Al&sub2;O&sub3; x 5 SiO&sub2;) als Material zur Bildung des Katalysatorträgers verwendet worden. In der typischen Konstruktion wird der Cordierit-Katalysatorträger mittels Extrusion und Glühen zu einer Wabenstruktur geformt. Auf der Oberfläche des Cordierit- Katalysatorträgers sind feine γ-Aluminiumoxidteilchen aufgetragen, um als Trägersubstanz zu dienen. An die Trägersubstanz ist ein Katalysator aus Platin (Pt) usw. gebunden.
Ein anderer katalytischer Konverter ist in dem US-Patent Nr. 4,331,631 von Chapman et al, das am 25. Mai 1982 erteilt worden ist, beschrieben worden. Die Beschreibung schlägt vor, den Cordierit-Katalysatorträger durch einen Metallträger zu ersetzen, der mittels einer oxidationsbeständigen rostfreien Stahlfolie zu einer Wabenstruktur zusammengesetzt wird. Durch das Ersetzen des Cordierit-Katalysatorträgers durch den dünnen rostfreien Stahlfolienkatalysatorträger wird die Wanddicke der Wabenstruktur dünner, wobei das Freiluftverhältnis der Waben erhöht wird. Im Ergebnis kann der Wegbereich für das Abgas erweitert werden. Da dieser Katalysatorträger einen weiteren Wegbereich für das Abgas, das dadurch passiert, zur Verfügung stellen kann, kann der Auspuffdruck des Abgases verringert werden und eine gute Maschinenleistung erzielt werden. Mit anderen Worten kann die Größe des katalytischen Konverters, die zur Erzielung der erwünschten Konvertierungsleistung erforderlich ist, verringert werden, indem eine rostfreie Stahlfolienkatalysatorbasis verwendet wird.
Bekanntermaßen wird die Trägersubstanz auf der Oberfläche der Oxidschicht, die auf dem Metallträger gebildet ist, gehalten. Es ist wichtig, daß die Legierung, die als Träger verwendet wird, eine gute Beständigkeit gegen Oxidation und Abblätterung hat.
Die beschriebene Erfindung verwendet Fe-Cr-Al-Legierung, der Yttrium (Y) zugegeben ist. Gemäß der Beschreibung besteht die Fe-Cr-Al-Legierung aus 15 bis 25 Gew.-% Chrom (Cr), 3 bis 6 Gew.-% Aluminium (Al) und 0,3 bis 1,0 Gew.-% Y. Y ist in der Tat ein seltenes und teueres Material. Außerdem kann Y von der Automobilindustrie nicht in ausreichenden Mengen zur Verwendung zur Herstellung von katalytischen Konvertern beschafft werden.
Andererseits beschreibt das US-Patent 4,414,023, das Aggen et al. am 8. November 1983 erteilt worden ist, eine Fe-Cr-Al-Legierung, die aus 8 bis 25 Gew.-% Cr, 3 bis 8 Gew.-% Al und zusätzlich aus wenigstens 0,02 Gew.-% und bis zu 0,05 Gew.-% aus der Gruppe, bestehend aus Cer (Ce), Lanthan (La), Neodym (Nd), Praseodym (Pr) mit einen Gesamtgehalt an Seltenerdmetall (SEM) bis zu 0,06 Gew.-% besteht. Diese Legierung wird im folgenden "Fe-Cr-Al-SEM-Legierung" bezeichnet. In dieser Fe-Cr-Al-SEM-Legierung verbessert SEM das Haftvermögen der Oxidschicht. Diese Legierung ist üblicherweise für elektrische Widerstandsheizelemente verwendet worden.
Die Fe-Cr-Al-SEM-Legierung hat eine vernünftig hohe Beständigkeit gegen Oxidation, wenn sie in Form einer verhältnismäßig dicken Platte verwendet wird. Wenn sie jedoch als Katalysatorträger verwendet wird, muß die Folie dünn genug sein, um im Hinblick auf die Maschinenleistung wie zuvor ausgeführt, einen ausreichenden Wegbereich zur Verfügung zu stellen. Wenn sich die Temperatur des Abgases erhöht, wenn dem Motor im Hochgeschwindigkeitsbetrieb kontinuierlich eine hohe Beschickung zugeführt wird oder die Zeitfolge der Funkenzündung erheblich verzögert wird, tritt schnelle Oxidation der Gesamtstruktur der Legierung auf und der Träger wird weich, brüchig und bricht leicht. Bekanntermaßen besteht zudem während des Maschinenbetriebs die Neigung, einen pulsierenden Abgasstrom zu erzeugen, wodurch gleichzeitig mit der Hochtemperaturoxidation Vibration verursacht wird. Dadurch besteht die Gefahr, daß sich der Oxidbelag von der damit verbundenen Oberfläche des Katalysatorträgers ablöst. Da der Katalysator, wie zuvor ausgeführt, an den Oxidbelag über die Trägersubstanz gebunden ist, führt das Ablösen des Oxidbelags zur Entfernung des Katalysators, wodurch die Abgasreinigungsleistung des katalytischen Konverters verringert wird.
Es ist zu bemerken, daß in der gesamten folgenden Beschreibung der Ausdruck "Beständigkeit gegen Abblätterung" verwendet wird, um eine Eigenschaft des guten Haftvermögens des Oxidbelags auf der Oberfläche des Katalysatorträgers zu beschreiben.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fe-Cr-Al-Legierung zur Verfügung zu stellen, die im wesentlichen eine hohe Beständigkeit gegen Oxidation hat und gutes Haftvermögen des Belags, der auf ihrer Oberfläche gebildet wird, unter jeder Umweltbedingung ermöglicht.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fe-Cr-Al-Legierung zur Verfügung zu stellen, die für die Verwendung zur Bildung eines Katalysatorträgers für einen katalytischen Konverter für ein Abgassystem in einem Automotor, einem Boiler, Verbrennungssystemen usw. geeignet ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine im wesentlichen dünne Folie aus einem rostfreien Fe-Cr-Al-Stahl zur Verfügung zu stellen, der ausreichende Beständigkeit gegen Oxidation und Abblätterung für die Verwendung als Material zur Bildung eines Katalysatorträgers hat.
Die vorstehenden Aufgaben und anderen Aufgaben werden durch die erfindungsgemäße Fe-Cr-Al-Legierung gelöst, enthaltend:
C: weniger als oder gleich 0,02 Gew.-%;
Si: weniger als oder gleich 1,0 Gew.-%;
Cr: in einem Bereich größer als oder gleich 14 Gew.-% bis weniger als oder gleich 27 Gew.-%;
Al: in einem Bereich größer als oder gleich 3,5 Gew.-% bis weniger als oder gleich 6,5 Gew.-%;
La: in einem Bereich von größer als oder gleich 0,05 Gew.-% und weniger als oder gleich 0,20 Gew.-%;
Ce: weniger als oder gleich 0,01 Gew.-%;
und wobei der Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen ist.
Wie in Anspruch 1 definiert, können gegebenfalls Ti und/oder Lanthanide, die von La und Ce verschieden sind, vorhanden sein. Erfindungsgemäß bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Es wurde festgestellt daß Ce die Oxidation bei hoher Temperatur beschleunigt, und La, Nd usw. die Oxidation verlangsamen, wodurch die Haltbarkeit der rostfreien Fe-Cr-Al-Stahlfolie bei der Hochtemperaturoxidation erhöht wird.
Deshalb kann durch Verringerung des Ce-Gehalts die Verkürzung der Haltbarkeit der Folie vermieden werden. Zudem kann durch die Zugabe von La, Nd usw. in ausreichenden Mengen die Beständigkeit gegen Oxidation der Fe-Cr-Al-Legierung verbessert werden.
Falls notwendig kann der zuvor erläuterten Fe-Cr-Al-Legierung Titan (Ti) in einem Gehaltsbereich von dem 5-fachen oder mehr des Gehalts an C und weniger als oder gleich 0,10 Gew.-% zugegeben werden. Alternativ enthält die zuvor beschriebene Fe-Cr-Al-Legierung weniger als 0,02 Gew.-% Lanthan und Lanthanid mit Ausnahme von Ce und La in einem Gehalt von größer als oder gleich 0,001 Gew.-% und weniger als 0,03 Gew.-%, und der Totalgehalt an Lanthanid einschließlich Ce und La ist weniger als oder gleich 0,20 Gew.-%. Der zuletzt definierten Legierung kann Ti in einem Gehaltsbereich von dem 5-fachen oder mehr des Gehalts an C und weniger als oder gleich 0,10 Gew.-% zugegeben werden.
Um als ein Material für einen Katalysatorträger verwendet zu werden, können die zuvor erläuterten Legierungen zu einer dünnen Folie mit einer Dicke in einem Bereich von größer als oder gleich 20 um und weniger als oder gleich 80 um geformt werden.
Wie zuvor ausgeführt hat La Charakteristiken, die die Haltbarkeit einer rostfreien Stahlfolie bei der Hochtemperaturoxidation verlängern. Die Legierung wird zu einer Folie mit der Dicke in einem Bereich von 20 um bis 80 um geformt, die Haltbarkeit der rostfreien Stahlfolie wird ungenügend für die Verwendung als Katalysatorträger, wenn der Gehalt an La weniger als oder gleich 0,05 Gew.-% ist. Mit anderen Worten muß mehr als 0,05 Gew.-% La in der Legierung, die den Katalysatorträger bildet, enthalten sein, um eine ausreichende Beständigkeit gegen Oxidation und Abblätterung zu erhalten. Andererseits hat La die Tendenz, die Warmformbarkeit der Legierung zu verringern. Übersteigt der Gehalt an La 0,20 Gew.-% wird es unmöglich, die Legierung warm zu walzen. Lanthanid mit Ausnahme von Ce hat ähnliche Charakteristiken wie zuvor in Bezug auf La ausgeführt. Im Fall, daß ein anderes Lanthanid als Ce für die zuvor erwähnte Fe-Cr-Al- Legierung verwendet wird, sollte der Gesamtgehalt 0,20 Gew.-% nicht übersteigen.
In der Praxis wird das Verfahren zur Extraktion von La aus dem Erz leichter und einfacher, wenn La zusammen mit einem anderen Lanthanid wie Nd extrahiert wird. Aus diesem Grund würde es praktisch nützlich sein, den Einschluß von anderen Lanthaniden als Ce und La in einer Rate von mehr als oder gleich 0,001 Gew.-% bis weniger als 0,03 Gew.-% zu gestatten.
Da Ce die Oxidation der rostfreien Stahlfolie beschleunigt und die Haltbarkeit verkürzt, muß andererseits der Gehalt an Ce verringert werden. Daher kann zur Bildung der vorgeschlagenen Fe-Cr-Al-Legierung Mischmetall, das 45 bis 55 % Ce, 22 % bis 30 % La und 15 % bis 18 % Nd enthält, nicht verwendet werden. Daher sollte zur Herstellung der zuvor erwähnten Fe-Cr- Al-Legierung ein Metall verwendet werden, daß hergestellt wird, indem Ce aus einem Mischmetall entfernt wird.
Wird der Gehalt an Cr weniger als 14 Gew.-% kann keine ausreichende Oxidationsbeständigkeit der Legierung erhalten werden. Daher muß der Gehalt an Cr größer als oder gleich 14 Gew.-% sein. Enthält andererseits die Legierung Cr in Mengen von mehr als 27 Gew.-% wird die Zähigkeit der Legierung verringert und es wird unmöglich, die Legierung kalt zu walzen. Daher sollte der Gehalt an Cr 27 Gew.-% nicht übersteigen. In ähnlicher Weise kann keine ausreichende Oxidationsbeständigkeit erhalten werden, wenn der Gehalt an Al kleiner als 3,5 Gew.-% ist. Daher sollte der Gehalt an Al größer als oder gleich 3,5 Gew.-% sein. Ist andererseits der Gehalt an Al größer als 6,5 Gew.-%, ist es schwierig, die Legierung warm zu walzen. Daher sollte der Gehalt auf einem Bereich von 3,5 Gew.-% bis einschließlich 6,5 Gew.-% beschränkt werden.
Ist der Gehalt an Si größer als 1,0 Gew.-%, wird die Kaltformbarkeit verringert. Daher sollte der Si-Gehalt nicht größer als 1,0 Gew.-% sein. Wenn die Legierung zu einer Platte mit relativ großer Dicke geformt wird, dient Si dazu, die Oxidationsbeständigkeit zu erhöhen. Wenn jedoch die Legierung zu einer im wesentlichen dünnen Folie, wie einer, die eine Dicke von 20 um bis 80 um hat, geformt wird, beschleunigt Si die Oxidation, wobei die Haltbarkeit der rostfreien Stahlfolie bei Hochtemperaturoxidation verringert wird. Daher wird der Gehalt an Si vorzugsweise auf weniger als oder gleich 0,4 Gew.-% beschränkt.
C verringert die Zähigkeit der Legierung und macht das Kaltwalzen und andere Behandlungen der Legierung schwierig. Aus diesem Grund wird der Gehalt an C auf weniger als oder gleich 0,02 Gew.-% beschränkt.
Wie zuvor ausgeführt, kann Ti der Fe-Cr-Al-Legierung zugegeben werden, die aus den vorstehenden Materialien besteht. Ti soll zur Verbesserung der Schmiedbarkeit der Legierung durch Fixierung von C zugegeben werden. Um den erwünschten Effekt zu erzielen, muß Ti in einer Menge von mindestens dem 5-fachen der C-Menge zugegeben werden. Andererseits neigt Ti dazu, die Oxidationsbeständigkeit der Legierung zu verringern, wenn davon mehr als 0,1 Gew.-% zugegeben wird. Daher wird die Menge des Titans auf einen Bereich beschränkt, der das 5-fache des Gewichtsverhältnis an C oder gleich aber nicht größer als 0,10 Gew.% ist.
Bekanntermaßen wird bei dem Herstellungsverfahren von rostfreiem Stahl etwa 0,02 Gew.-% P und etwa 0,005 Gew.-% S beibehalten. Diese wirken als unvermeidliche Verunreinigungen, die in der Legierung mit Fe enthalten sind. Jedoch beeinträchtigt die Gegenwart von P und S nicht die Eigenschaften, Charakteristiken und Produktivität der erfindungsgemäßen Legierung.
Andererseits bewirkt N als unvermeidliche Verunreinigung die Verringerung der Zähigkeit ähnlich wie C. Vorzugsweise wird daher der Gehalt an N minimiert. Solange der Gehalt an N bei weniger als oder gleich 0,02 Gew.-% gehalten wird, wird die Gegenwart von N die Eigenschaften der rostfreien Stahlfolie nicht beeinträchtigen. Wenn der Katalysatorträger in Wabenstruktur aus der zuvor erläuterten Fe-Cr-Al-Legierung gebildet wird, ist es in Hinblick auf die Leistung des Abgassystems vorzuziehen, die Dicke der rostfreien Stahlfolie zu verringern. Indem die Dicke der rostfreien Stahlfolie minimiert wird, kann nämlich der Wegbereich der Wabenstruktur maximiert werden, um so den Strömungswiderstand des Abgases zu verringern. Es ist klar, daß die Verringerung des Strömungswiderstands des Abgases, die Maschinenleistung und die Treibstoffwirtschaftlichkeit verbessert.
In Hinblick auf das zuvor gesagte, wird vorzugsweise eine Dicke der rostfreien Stahlfolie von weniger als oder gleich 80 um vorgesehen. Andererseits ist einzusehen, daß eine dünnere Folie eine geringere Beständigkeit gegen Oxidation und daher eine geringere Haltbarkeit hat. Aus diesem Grund ist es unpraktisch, die rostfreie Stahlfolie mit einer Dicke von weniger als 20 um zu verwenden. Daher ist die Dicke der rostfreien Stahlfolie praktisch auf einen Bereich von weniger als oder gleich 80 um und größer als oder gleich 20 um beschränkt.
Die Fe-Cr-Al-Legierung hat hohe Beständigkeit gegen Oxidation, die für die Verwendung als Katalysatorträger in einem katalytischen Konverter für Abgasreinigung und/oder für Anwendungen, die ein hohes Haftvermögen des Katalysators an seine Oberfläche erfordern, geeignet ist.
Die zuvor erläuterte Fe-Cr-Al-Legierung hat eine ausreichende Schmiedbarkeit, um eine im wesentlichen dünne Folie mit einer Dicke in einem Bereich von 20 um bis 80 um zu bilden.
Die vorliegende Erfindung betrifft zudem eine rostfreie Stahlfolie für die Bildung eines katalytischen Konverters, die aus einer Fe-Cr-Al-Legierung besteht, die mindestens Fe, C, Cr, Al, La und unvermeidliche Verunreinigungen enthält, und in der C, Cr, Al und La in den folgenden Bereichen vorhanden sind:
C: weniger als oder gleich 0,02 Gew.-%;
Cr: in einem Bereich von größer als oder gleich 14 Gew.-% und weniger als oder gleich 27 Gew.-%;
Al: in einem Bereich von größer als oder gleich 3,5 Gew.-% und weniger als oder gleich 6,5 Gew.-%;
La: in einem Bereich von größer als 0,05 Gew.-% und weniger als oder gleich 0,20 Gew.-%.
Die dünne Folie hat hohe Beständigkeit gegen Oxidation, die für die Verwendung als Katalysatorträger für einen katalytischen Konverter für eine Abgasreinigung geeignet ist, und ermöglicht hohes Haftvermögen des Katalysators an seine Oberfläche. Die dünne Folie wird mit einer Dicke in einem Bereich von 20 um bis 80 um ausgebildet.
Anhand der nachfolgend gegebenen detaillierten Beschreibung und der beigefügten Abbildungen von bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird die vorliegende Erfindung besser verstanden, die jedoch die Erfindung nicht auf die bestimmte Ausführungsform beschränken sollen, sondern nur zur Erläuterung und zum Verständnis dienen.
Zu den Abbildungen:
Fig. 1 ist eine Graphik, die das Ergebnis des Charpy-Tests zeigt, der an einer Platte, die durch Warmwalzen und einer Glühbehandlung gebildet worden ist, durchgeführt wurde;
Fig. 2 ist eine Graphik, die das Ergebnis des Oxidationstests zeigt, der mit der Fe-Cr-Al-Legierung durchgeführt wurde;
Fig. 3 ist ein Rasterelektronenmikrobild der Oberfläche der erfindungsgemäßen Fe-Cr-Al-Legierung nach cyclischer Oxidation; und
Fig. 4 ist ein Rasterelektronenmikrobild der Oberfläche eines Vergleichbeispiels nach cyclischer Oxidation.
In den bevorzugten Ausführungsformen werden Fe-Cr-Al-Legierungen aus den Materialien, d.h. C, Si, Cr, Al, Ti und SEM, wie in der beigefügten Tabelle 1 angegeben, hergestellt. Um die Eigenschaften der Fe-Cr-Al-Legierungen, die die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, zu vergleichen, werden auch Vergleichsbeispiele mit Gehalten wie in der beigefügten Tabelle 2 angegeben, hergestellt. Es ist zu bemerken, daß in den Vergleichsbeispielen für die Beispiele B-2 und B-3 Mischmetall zugefügt wird. Als Rest wird reines Seltenerdmetall oder Metalle zugefügt. Für die Herstellung von Proben für das Testen werden zunächst 10 kg-Blöcke der jeweiligen Legierungen, d.h. A-1 bis A-9 und B-1 bis B- 14, gegossen. Nach der Bildung der Blöcke wird an den jeweiligen Proben Warmwalzen bei einer Temperatur von 1200ºC durchgeführt, um Platten von 3 mm Dicke zu bilden. Während des Warmwalzvorgangs wurden die Probe B- 3 mit einen SEM-Gehalt von 0,058 Gew.-%, die Probe B-4 mit einem La-Gehalt von 0,22 Gew.-%, die Probe B-6 mit einem Ce-Gehalt von 0,085 Gew.-% und die Probe B-10 mit einem Al-Gehalt von 8,2 Gew.-% zerbrochen oder zerbarsten während des Walzvorgangs. Daher wurde an diesen Proben, d.h. B-3, B-4, B-6 und B-10, die folgenden Tests nicht durchgeführt.
Die verbleibenden Proben wurde bei einer Temperatur von 900ºC geglüht. Dann wurde an jeder Probe zur Prüfung der Zähigkeit der Charpy-Test durchgeführt. Das Ergebnis des Charpy-Tests ist in Fig. 1 gezeigt. Bei der Betrachtung der Ergebnisse der Prüfung hatten Probe A-1 mit einem C-Gehalt von 0,001 Gew.-% und A-3 mit einem C-Gehalt von 0,016 Gew.-% mit einer Ti-Zugabe von 0,09 Gew.-% eine Rißhaltetemperatur in einem Temperaturbereich von 50ºC bis 70ºC und wurden daher leicht kalt gewalzt. Im Gegensatz dazu hatten die Probe B-8 mit einem C-Gehalt von 0,022 Gew.-% eine Rißhaltetemperatur von 130ºC, daher war das Kaltwalzen schwierig. Die Probe B-8 wurde deshalb mittels Warmwalzen verarbeitet. In ähnlicher Weise hatten die Probe B-11, die 27,2 Gew.-% Cr enthielt, und die Probe B- 14, die 1,8 Gew.-% Si enthielt, Rißhaltetemperaturen von mehr als 100ºC. Daher war es unmöglich, die Proben B-11 und B-14 kalt zu walzen.
Bei den so in 3 mm dicke Platten geformten Proben war der Belag davon entfernt worden. Es ist zu bemerken, daß, da es unmöglich war, die Proben B-8, B-11 und B-14 in 3 mm dicke Platten zu formen, diese Proben bei einer Temperatur von weniger als 200ºC warm gewalzt wurden. Die in 3 mm dicke Platten geformten Proben wurden anschließend geglüht. Indem der vorstehende Vorgang wiederholt wurde, wurden 50 um dicke und 0,5 mm dicke Proben gebildet. Von der so gebildeten Folie wurden Teststücke mit 50 um und 0,5 mm Dicke, 20 mm Breite und 30 mm Länge hergestellt. An jeder Testfolie wurde eine Oxidationsprüfung in Luft bei 1150ºC durchgeführt. Das Ergebnis des so durchgeführten Oxidationstest ist in Fig. 2 dargestellt. Wie aus den Tabellen 1 und 2 ersichtlich ist, haben die Proben A-1 und B- 7 die gleichen Gehalte an Cr (20 Gew.-%) und an Al (5 Gew.-%). Die Probe A-1 enthielt 0,08 Gew.-% La und die Probe B-7 enthielt 0,06 Gew.-% Ce. Wenn die Oxidationstests an den 0,5 mm dicken Teststücken der Proben A-1 und B-7 durchgeführt wurden, konnte selbst nach 240 Stunden keine beträchtlichen Unterschiede zwischen diesen Proben festgestellt werden. Wenn jedoch der gleiche Oxidationstest an den 50 um dicken Testfolien der Proben A-1 und B-7 durchgeführt wurde, erreichte der Gewichtsanstieg aufgrund der Zunahme an Oxid in der Probe B-7 nach etwa 96 Stunden 1,0 mg/cm², und diese schnell angewachsene Rate erreichte nach etwa 120 bis 144 Stunden nach Beginn des Tests 8,0 mg/cm². Der Gewichtsanstieg aufgrund der Oxidation wird im folgenden "Oxidationsgewichtsanstieg" bezeichnet. Unter dieser Bedingung wurde das Teststück der Probe B-7 vollständig oxidiert und in kleine Stücke zerbrochen. Andererseits war der Oxidationsgewichtsanstieg nach 240 Stunden für das Teststück der Probe A-1 1,1 mg/cm². Dies beweist, daß die Probe A-1 eine der Probe B-1, die Y enthält, äquivalente Beständigkeit gegen Oxidation hat.
Bekanntermaßen wird Al in der Fe-Cr-Al-Legierung während der Hochtemperaturoxidation oxidiert, wobei eine Al&sub2;O&sub3;-Schicht auf der Oberfläche gebildet wird. Diese Schicht dient als Schutzschicht, so daß Fe und Cr in der Legierung nicht oxidiert werden. Daher hat die Fe-Cr-Al-Legierung wegen dem Vorhandensein der Al&sub2;O&sub3;-Schicht im allgemeinen eine hohe Beständigkeit gegen Oxidation. Im Fall, daß die Fe-Cr-Al-Legierung zu einer dünnen Folie wie einer 50 um dicken Folie geformt wird, wird jedoch alles Al oxidiert, wenn sich der Oxidationszeitraum über einen langen Zeitraum erstreckt. Nachdem alles Al oxidiert ist, wird der allgemeine Effekt der Al&sub2;O&sub3;- Schicht, wie vorstehend beschrieben, für manche Legierungen nicht anwendbar. Ob die Al&sub2;O&sub3;-Schicht wirksam ist oder nicht, wird nämlich abhängig von den SEM, die in der Legierung enthalten sind, bestimmt. Beispielsweise wird der Al-Gehalt der 50 um dicken Folie, die 5 Gew.-% Al enthält, nahezu 0, wenn der Oxidationsgewichtsanstieg 1,0 mg/cm² erreicht. Andererseits ist zu bemerken, daß, wenn die gleiche Oxidation an einer Platte mit 0,5 mm Dicke auftritt, der Gehalt an Al von 5 Gew.-% auf 4,5 Gew.-% fällt.
Wenn die Legierung Ce enthält, geht die Beständigkeit gegen Oxidation verloren. Daher werden Fe und Cr in der Legierung schnell oxidiert und geht zu Bruch. Andererseits wenn die Legierung eine ausreichende Konzentration an La, Nd oder Y enthält, stoppt die Oxidation, wenn das gesamte Al oxidiert ist.
Daher hat eine solche Legierung eine im wesentlichen lange Haltbarkeit, auch wenn sie Hochtemperaturoxidation ausgesetzt ist. Daraus wird klar, daß La und Nd einen äquivalenten Effekt bei der Erhöhung der Haltbarkeit solcher Legierungen bewirken.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, war, obwohl Vergleichsprobe B-9 0,21 Gew.-% Ti enthält, die Probe B-12 3,2 Gew.-% Al enthält und die Probe B-13 13,7 Gew.-% Cr enthält, deren Haltbarkeit ungenügend.
Indem das gleich große Teststück wie bei dem Oxidationstest verwendet wurde, wurde die Oxidbelaghaltefähigkeit getestet. Bei dem Test wird ein Oxidationszyklus, in dem die Oxidation der Teststücke 30 Minuten an Luft bei 1150ºC durchgeführt wird und anschließend für 12 Minuten eine schnelle Abkühlung der Teststücke durchgeführt wird, 200 Zyklen lang wiederholt. Nach 200 Oxidationszyklen wird der Oberflächenzustand der jeweiligen Teststücke mittels eines Rasterelektronenmikroskops geprüft. Fig. 3 zeigt den Oberflächenzustand des Teststücks, das aus der Probe A-2 hergestellt wurde, nach 200 Oxidationszyklen. In ähnlicher Weise zeigt Fig. 4 den Oberflächenzustand des Teststücks aus der Vergleichsprobe B-2. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, konnte der Oxidbelag des Teststücks aus der Probe A-2 vollkommen erhalten werden. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, wurde auf der anderen Seite nahezu die Hälfte des Oxidationsbelags auf dem Teststück aus der Probe B-2 von der Oberfläche entfernt oder losgelöst. Ähnliche Ergebnisse wurden auf der Oberfläche des Teststücks aus der Probe B-5 beobachtet.
Es ist anzumerken, daß die Beurteilung der Ergebnisse der vorstehenden Tests gemäß dem folgenden Standard durchgeführt wurde.

Warmwalzvermögen

O: Warmwalzen war nach Erwärmen bei 1200ºC möglich:
O: Warmwalzen war nach Erwärmen bei 1200ºC nicht möglich.

Kaltwalzvermögen

O: Die warm gewalzte und geglühte Probe hat eine Rißhaltetemperatur von weniger als 100ºC;
O: Die warm gewalzte und geglühte Probe hat eine Rißhaltetemperatur von mehr als oder gleich 100ºC.

Oxidationsbeständigkeit

O: Gewichtanstieg der 50 um dicken Folie nach Erwärmen bei 1150ºC für 168 Stunden ist weniger als 1,5 mg/cm²;
O: Gewichtsanstieg der 50 um dicken Folie ist nach Erwärmen bei 1150ºC für 168 Stunden größer als oder gleich 1,5 mg/cm².

Abblätterungsbeständigkeit

O: Nach 200 Oxidationszyklen, wobei in jedem Zyklus die 50 um dicke Folie in 1150ºC heißer Luft 30 Minuten lang erhitzt wird und anschließend 12 Minuten lang schnell gekühlt wird, konnte kein Loslösen der Oxidschicht beobachtet werden;
O: Nach 200 Oxidationszyklen wird das Loslösen der Oxidschicht beobachtet.

Ausführungsform 2

Jeweils 5 Tonnen der Legierungen C-1 und C-2 der beigefügten Tabelle 3 wurden mittels eines Vakuumschmelzofens geschmolzen und gegossen. Die erhaltenen Blöcke wurden gemäß dem gewöhnlichen Verfahren für ferritische rostfreie Stahlbehandlung behandelt, bei dem der Block in einer Blockbrechstufe, einer Warmwalzstufe und einer Kaltwalzstufe behandelt wird, um so zu einem 0,3 mm dicken kaltgewalzten Band geformt zu werden. Das kaltgewalzte Band wurde durch eine Senzimiermühle geführt, um ein Folienband von 1000 mm Breite und 50 um Dicke zu erhalten. Das kaltgewalzte Band wird auch durch eine CBS-Mühle geführt, um eine 30 um dicke Folie zu bilden. In den in der Tabelle 3 gezeigten Zusammensetzungen hatten beide Legierungen C-1 und C-2 gute Warmverarbeitbarkeit.
In dem vorstehenden US-Patent Nr. 4,331,631 wird vorgeschlagen, die Oberfläche der Legierung einer Wärmebehandlung auszusetzen, um Al&sub2;O&sub3;- Whiskers zu bilden. Bei der beschriebenen Struktur ist der Katalysator mit solchen Whiskers auf die Legierungsoberfläche aufgetragen. Die gleiche Behandlung wurde an erfindungsgemäß zusammengesetzten Legierungen vorgenommen. Nach der Wärmebehandlung gemäß der Beschreibung der zuvor erwähnten US-Patentanmeldung konnten gute Al&sub2;O&sub3;-Whiskers gebildet werden. TABELLE 1 MATERIAL Gew.% Warmwalzvermögen Kaltwalzvermögen Oxidationbeständig Abblätterungsbeständig TABELLE 2 MATERIAL Gew.% Warmwalzvermögen Kaltwalzvermuogen Oxidationbeständigkeit Abblätterungsbeständigkeit TABELLE 3 MATERIAL Gew.%

Claims

1. Rostfreie Fe-Cr-Al-Stahlfolie bestehend aus:

C: weniger als oder gleich 0,02 Gew.-%;

Si: weniger als oder gleich 1,0 Gew.-%;

Cr: in einem Bereich von größer als oder gleich 14 Gew.-% und weniger als oder gleich 27 Gew.%;

Al: in einem Bereich von größer als oder gleich 3,5 Gew.-% und weniger als oder gleich 6,5 Gew.-%;

La: in einem Bereich von größer als oder gleich 0,05 Gew.-% und weniger als oder gleich 0,20 Gew.-%; und

Ce: weniger als oder gleich 0,01 Gew.-%

gegebenenfalls Ti in einem Gehalt von größer als oder gleich dem 5-fachen Gehalt an C und weniger als oder gleich 0,10 Gew.-% und

gegebenenfalls Lanthanid, das von La und Ce verschieden ist, in einem Gehalt von größer als oder gleich 0,001 Gew.-% und weniger als 0,03 Gew.- %, und wobei der Gesamtgehalt an Lanthanid, einschließlich La und Ce, weniger als oder gleich 0,20 Gew.-% ist, der Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen ist.

2. Rostfreie Fe-Cr-Al-Stahlfolie nach Anspruch 1, die eine hohe Beständigkeit gegen Oxidation hat, die für die Verwendung als Katalysatorträger eines katalytischen Konverters für eine Abgasreinigung geeignet ist.

3. Rostfreie Fe-Cr-Al-Stahlfolie nach Anspruch 2, die eine dünne Folie mit einer Dicke im Bereich von 20 um bis 80 um bildet.

4. Rostfreie Fe-Cr-Al-Stahlfolie nach Anspruch 1, die zudem Ti in einem Gehalt von größer als oder gleich dem 5-fachen Gehalt an C enthält, wobei der Totalgehalt an Ti weniger als oder gleich 0,10 Gew.-% ist.

5. Rostfreie Fe-Cr-Al-Stahlfolie nach Anspruch 4, die eine hohe Beständigkeit gegen Oxidation hat, die für die Verwendung als Katalysatorträger eines katalytischen Konverters für eine Abgasreinigung geeignet ist.

6. Rostfreie Fe-Cr-Al-Stahlfolie nach Anspruch 5, die eine dünne Folie mit einer Dicke im Bereich von 20 um bis 80 um bildet.

7. Rostfreie Fe-Cr-Al-Stahlfolie nach Anspruch 1, die zudem Lanthanid, das von La und Ce verschieden ist, in einem Gehalt von größer als oder gleich 0,001 Gew.-% und weniger als 0,03 Gew.-% enthält, und worin der Gesamtgehalt an Lanthanid, einschließlich an La und Ce, weniger als oder gleich 0,20 Gew.-% ist.

8. Rostfreie Fe-Cr-Al-Stahlfolie nach Anspruch 7, die eine hohe Beständigkeit gegen Oxidation hat, die für die Verwendung als Katalysatorträger eines katalytischen Konverters für eine Abgasreinigung geeignet ist.

9. Rostfreie Fe-Cr-Al-Stahlfolie nach Anspruch 8, die eine dünne Folie mit einer Dicke im Bereich von 20 um bis 80 um bildet.

10. Rostfreie Fe-Cr-Al-Stahlfolie nach Anspruch 7, die zudem Ti in einem Gehalt von größer als oder gleich dem 5-fachen Gehalt an C enthält, wobei der Totalgehalt an Ti weniger als oder gleich 0,10 Gew.-% ist.

11. Rostfreie Fe-Cr-Al-Stahlfolie nach Anspruch 10, die eine hohe Beständigkeit gegen Oxidation hat, die für die Verwendung als Katalysatorträger eines katalytischen Konverters für eine Abgasreinigung geeignet ist.

12. Rostfreie Fe-Cr-Al-Stahlfolie nach Anspruch 11, die eine dünne Folie mit einer Dicke im Bereich von 20 um bis 80 um bildet.