Стальной лист с высоким содержанием алюминия и способ его производства

Стальной лист с высоким содержанием алюминия и способ его производства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к стальному листу с высоким содержанием алюминия и металлической фольге, а также к способам их изготовления.

Уровень техники

Al-содержащий стальной лист, состоящий из железа плюс алюминий, представляет собой сплав, обладающий стойкостью к высокотемпературному окислению и высоким электросопротивлением. Повышение концентрации Al позволяет ожидать улучшения этих свойств, но при этом одновременно уменьшается ударная вязкость и значительно ухудшается обрабатываемость. По этой причине максимальная концентрация Al, при которой сохраняется возможность поточного промышленного производства при обычном производстве стали и в процессе производства проката, составляет лишь 6,5 мас.%. Имеется острая потребность в технологии поточного производства, которая позволила бы улучшить обрабатываемость и производить стальной лист с высоким содержанием алюминия, в котором бы содержалось большее количество Al.

Являясь примером предшествующего уровня техники в отношении улучшения способности к обработке стального листа с высоким содержанием алюминия, японская патентная публикация (В) №6-8486 описывает добавление заданных количеств Р и редкоземельных металлов (РЗМ) с целью улучшения способности к обработке, так как принадлежащий к РЗМ Се присутствует в стали в виде мелкозернистого фосфата. Однако это требует добавления дорогостоящих элементов и приводит к более высокой себестоимости. Кроме того, верхний предел концентрации Al, указанный в этой публикации, равен 6,5 мас.%.

В японской патентной публикации (А) №1-4458 описывается получение 70% или более отвердевшей структуры быстро охлаждаемых ленточно-столбчатых кристаллов с целью улучшения ударной вязкости стального листа, содержащего Al в концентрации от 1 до 7 мас.% Однако, с учетом того, что для производства быстро охлаждаемой ленты и для поточного производства ленты необходимо специальное оборудование, себестоимость также повышается.

Известен также способ производства стального листа с высоким содержанием алюминия, состоящий в нанесении Al или Al сплава на поверхность стального листа, имеющего концентрацию алюминия ниже 6,5 мас.% и способного поточно производиться с использованием обычных способов производства и прокатки стали, с последующей обработкой поверхности листа с целью повышения концентрации Al.

В качестве технологии для эффективной прокатки материала с гальваническим покрытием в японской патентной публикации (В) №4-80746, например, раскрывается способ получения металлической подложки, включающий электрохимическое нанесение на стальной лист никелевого покрытия с последующим электрохимическим нанесением Al или Al сплава, прокатку листа до толщины конечного изделия, после чего производится обработка листа путем сборки его в металлическую подложку и обработка последней методом диффузионной термообработки. Далее, в японской патентной публикации (Al) №2003-5620906 описывается, в качестве способа производства листа стабильного по размерам Fe-Cr-Al фольгового стального листа, нанесение на него Al или Al сплава с образованием покрытия, количество которого составляет от 0,5 до 5 мас.% от общей массы, в результате чего усадка в направлении длины и/или ширины становится равной 0,5% или меньше даже при равномерной диффузионной термообработке после холодной прокатки. Однако такие способы производства не имеют целью достижения эффекта улучшения ударной вязкости и способности к обработке стального листа с высоким содержанием алюминия после диффузионной термообработки.

В японском патенте №3200160 описывается, в качестве способа производства фольги из сплава Fe-Cr-Al, нанесение Al или Al сплава на лист нержавеющей стали, содержащей заданное количество В, обработка листа методом диффузионной термообработки, которая заставляет нанесенный ингредиент диффундировать в стальной лист, в результате чего получают стальной лист, содержащий Al в концентрации от 1 до 10 мас.%, который подвергают холодной прокатке при степени обжатия 30% или более и отжигают в пределах температур от 800 до 1200°С один или более раз с целью усиления равномерной диффузии В и улучшения стойкости к высокотемпературной хрупкости. При этом способе производства холодная прокатка и отжиг повторяются после диффузионной термообработки, в результате чего себестоимость повышается.

Раскрытие изобретения

Как было объяснено выше, способы, раскрытые в японской патентной публикации (В) №6-8486 и японской патентной публикации (А) №1-4458, улучшают обрабатываемость с использованием специальных добавляемых элементов или аппарата для быстрой закалки, результатом чего, следовательно, является более высокая себестоимость. Способы нанесения Al или Al сплава на стальной лист и обработки его методом диффузионной термообработки с целью повышения концентрации Al, раскрытые в японской патентной публикации (В) №4-80746, в японской патентной публикации (А1) №2003-5620906 и японском патенте №3200160, раскрываются главным образом как способы получения носителей катализаторов для очистки выхлопных газов (металлических носителей) и не являются технологиями для улучшения обрабатываемости стального листа с высоким содержанием алюминия после диффузионной термообработки. По этой причине, хотя и имеется возможность нанесения Al или Al сплава на стальной лист с последующей обработкой листа методом диффузионной термообработки с целью получения стального листа с высоким содержанием алюминия, возникает проблема плохой обрабатываемости и, следовательно, ломки при прокатке, сгибании или каких-либо других манипуляций со стальным листом с высоким содержанием алюминия.

Настоящее изобретение решает эти проблемы, предлагая стальной лист с высоким содержанием алюминия, который характеризуется великолепной обрабатываемостью, и способ изготовления его методом поточного производства при низкой себестоимости, металлическую фольгу с высоким содержанием алюминия и способ ее изготовления, и металлическую подложку с использованием металлической фольги с высоким содержанием алюминия.

Изобретатели решили эту проблему, придя к открытию того, что имеется возможность придать великолепную обрабатываемость путем создания в стальном листе с высоким содержанием алюминия, содержащим от 6,5 до 10 мас.% Al, текстуры со специфическим строением. Установлено, что при нанесении Al или Al сплава на матриксный стальной лист, содержащий Al в количестве от 3,5 мас.% до менее чем 6,5 мас.%, с образованием ламината и холодной прокатке этого ламината, придающей ламинату рабочее напряжение, с последующей обработкой ламината методом диффузионной термообработки с целью заставить диффундировать нанесенный на поверхность стального листа Al или Al сплав в стальной лист, появляется возможность регулировать строение текстуры стального листа с высоким содержанием алюминия после диффузионной термообработки в пределах настоящего изобретения и, вследствие этого, значительно улучшать обрабатываемость. Сущность изобретения состоит в следующем.

(1) Стальной лист, содержащий от 6,5 до 10 мас.% алюминия, имеющий текстуру с совокупностью плоскостей кристалла α-Fe {222}, составляющей от 60 до 95%, и/или плоскостей {200}, составляющей от 0,01 до 15%, по отношению к поверхности стального листа.

(2) Лист по п.1, отличающийся тем, что он имеет толщину от 0,015 до 0,4 мм.

(3) Металлическая фольга, содержащая от 6,5 до 10 мас.% алюминия при толщине от 0,005 до 0,1 мм, отличающаяся тем, что она имеет текстуру с совокупностью плоскостей кристалла α-Fe {222}, составляющей от 60 до 95%, и/или плоскостей {200}, составляющей от 0,01 до 15%, по отношению к поверхности фольги.

(4) Сотовая структура, содержащая плоскую и гофрированную металлические фольги, наложенные одна на другую и свернутые, отличающаяся тем, что по крайней мере часть фольги является металлической фольгой по п.3.

(5) Металлическая подложка, отличающаяся тем, что она получена пайкой сотовой структуры по п.4 с наружной металлической оболочкой.

(6) Металлическая подложка, отличающаяся тем, что она получена пайкой сотовой структуры по п.4 с наружной металлической оболочкой и выполняет функцию носителя для слоя катализатора.

(7) Способ производства алюминийсодержащего стального листа, отличающийся тем, что он включает нанесение алюминия или алюминиевого сплава на по крайней мере одну поверхность основного стального листа, содержащего алюминий в количестве от 3,5 до менее чем 6,5 мас.%, с получением слоистого материала, холодную обработку слоистого материала для придания рабочего напряжения, и его диффузионную термообработку с получением стального листа по любому из п.п.1-2.

(8) Способ по п.7, отличающийся тем, что алюминий или алюминиевый сплав наносят погружением основного стального листа в горячий расплав алюминия или алюминиевого сплава.

(9) Способ по п.7, отличающийся тем, что алюминий или алюминиевый сплав наносят закреплением на основном стальном листе фольги из алюминия или алюминиевого сплава.

(10) Способ по п.7, отличающийся тем, что в качестве холодной обработки слоистого материала используют холодную прокатку.

(11) Способ по п.10, отличающийся тем, что степень обжатия α (%) слоистого материала при холодной прокатке выбирают в пределах, удовлетворяющих следующим отношениям ((а)-(с)):

20<α<95	...(а)
35х-260<α	...(b)
6,5<x	...(с),

где x - концентрация алюминия в стальном листе после диффузионной термообработки, мас.%.

(12) Способ по п.10, отличающийся тем, что толщина t (мм) слоистого материала после холодной прокатки находится в пределах, удовлетворяющих следующим отношениям ((d)-(f)):

0,015<t<0,4	...(d)
t<-0,128x+1,298	...(e)
6,5<x	...(f),

где x - концентрация алюминия в стальном листе после диффузионной термообработки, мас.%.

(13) Способ по п.11, отличающийся тем, что толщина t (мм) слоистого материала после холодной прокатки находится в пределах, удовлетворяющих следующим отношениям ((d)-(f)):

0,015<t<0,4	...(d)
t<-0,128x+1,298	...(e)
6,5<x	...(f),

где x - концентрация алюминия в стальном листе после диффузионной термообработки, мас.%.

(14) Способ по п.7, отличающийся тем, что диффузионную термообработку проводят при температуре от 800 до 1250°С.

(15) Способ по п.7, отличающийся тем, что диффузионную термообработку проводят в неокислительной атмосфере.

(16) Способ по п.14, отличающийся тем, что диффузионную термообработку проводят в неокислительной атмосфере.

(17) Способ по любому из п.п.7-16, отличающийся тем, что он дополнительно включает предварительный нагрев основного стального листа перед получением слоистого материала.

(18) Способ по п.17, отличающийся тем, что предварительный нагрев проводят при температуре от 700 до 1100°С.

(19) Способ по п.17, отличающийся тем, что предварительный нагрев проводят в вакууме и/или в атмосфере инертного газа, и/или в атмосфере водорода.

(20) Способ по п.18, отличающийся тем, что предварительный нагрев проводят в вакууме и/или в атмосфере инертного газа, и/или в атмосфере водорода.

(21) Способ производства алюминийсодержащей металлической фольги, отличающийся тем, что стальной лист, полученный способом по любому из п.п.7-20, подвергают дополнительной холодной прокатке.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 демонстрирует изобретение, определяемое степенью обжатия ламината и концентрацией Al (уравнения на фигуре показывают отрезки линий).

Фиг.2 демонстрирует изобретение, определяемое толщиной ламината после холодной прокатки и концентрацией Al (уравнения на фигуре показывают отрезки линий).

Осуществление изобретения

Далее настоящее изобретение излагается более подробно.

Изобретатели изучали способ улучшения обрабатываемости, делая упор на сгибание, растяжку, прокатку и т.п. стального листа с высоким содержанием алюминия, содержащего от 6,5 до 10 мас.% Al, и обнаружили, что путем регулировании строения текстуры стального листа в определенных пределах можно исключительно успешно предотвращать трещины и разрывы.

Если стальной лист с высоким содержанием алюминия содержит менее 6,5 мас.% Al, то даже в отсутствие строения текстуры согласно изобретению получают превосходную обрабатываемость. При более чем 10 мас.% Al появляются эффекты интерметаллических соединений и т.п. и даже при наличии строения текстуры настоящего изобретения превосходную обрабатываемость получить уже нельзя. Таким образом, концентрация Al берется в пределах от 6,5 до 10 мас.% Al.

Строение текстуры настоящего изобретения удовлетворяет либо условию интеграции плоскости α-Fe кристалла {222} по отношению к поверхности стального листа на предельно высоком уровне от 60 до 95%, либо интеграции плоскости {200} на предельно низком уровне от 0,01 до 15%.

В настоящей работе интеграция плоскости измеряется с помощью рентгеновской дифракции при использовании лучей МоКα. Более подробное объяснение: каждый образец измеряют на интегральную интенсивность 11 ориентационных плоскостей α-Fe кристалла, параллельных поверхности образца ({110}, {200}, {211}, {310}, {222}, {321}, {411}, {420}, {332}, {521}, {442}), после чего каждое измеренное значение делят на теоретическую интегральную интенсивность образца с неупорядоченной ориентацией и находят процентное отношение для {200} или {222}. Это демонстрируется следующим уравнением (I) с использованием в качестве примера отношения интенсивности {200}.

Интеграция плоскости

в котором символы имеют следующее значение:

i(hkl): реальная измеренная интегральная интенсивность плоскости {hkl} на измеряемом образце

I(hkl): теоретическая интегральная интенсивность плоскости {hkl} на образце с неупорядоченной ориентацией

Σ: сумма 11 ориентационных плоскостей α-Fe кристалла.

В данном случае интегральная интенсивность образца с неупорядоченной ориентацией может быть найдена путем приготовления и измерения образца.

Если стальной лист с высоким содержанием алюминия имеет интеграцию плоскости {222} менее 60% и интеграция плоскости {200} становится равной 15% или более, во время растяжки, сгибания и прокатки быстро возникают трещины или разрывы. Кроме того, если интеграция плоскости {222} превышает 95%, а интеграция плоскости {200} меньше 0,01%, имеет место насыщение эффекта и производство становится затруднительным. В связи с этим стальному листу с высоким содержанием алюминия настоящего изобретения придается указанное выше строение текстуры.

Стальной лист с высоким содержанием алюминия настоящего изобретения имеет преимущественно толщину от 0,015 до 0,4 мм. Если толщина меньше 0,015 мм, производительность падает, вследствие чего низший предел [толщины] стального листа берется равным 0,015 мм. Если же он больше 0,4 мм, строение текстуры настоящего изобретения становится трудно достижимым и обрабатываемость ухудшается, вследствие чего высший предел толщины выбирается равным 0,4 мм.

Далее, изобретатели неожиданным образом обнаружили, что при холодной прокатке стального листа с высоким содержанием алюминия настоящего изобретения в металлическую фольгу с толщиной от 5 до 100 µм строение текстуры стального листа между прокатками сохраняется и что строение текстуры после холодной прокатки поддерживает состояние, при котором либо интеграция плоскости {222} α-Fe кристалла по отношению к поверхности металлической фольги находится на крайне высоком уровне от 60 до 95%, либо интеграция плоскости {200} находится на крайне низком уровне от 0,01 до 15% и обрабатываемость является превосходной. По этой причине металлическую фольгу с высоким содержанием алюминия настоящего изобретения можно легко сгибать, растягивать или обрабатывать каким-либо другим образом без термообработки или какой-либо другой размягчающей обработки благодаря влиянию строения текстуры вне зависимости от того, проводилась ли или нет холодная прокатка.

Если металлическая фольга с высоким содержанием алюминия после холодной обработки имеет интеграцию плоскости {222} менее 60%, а интеграцию плоскости {200} 15% или выше, при растяжке, сгибании или прокатке быстро возникают трещины или разрывы. Далее, если интеграция плоскости {222} становится выше 95%, а интеграция плоскости {200} становится ниже 0,01%, эффект насыщается и производство становится затруднительным. В связи с этим металлической фольге с высоким содержанием алюминия настоящего изобретения придается следующее строение текстуры. В этом случае интеграцию плоскости измеряют таким же образом, как и в описанном выше способе.

При использовании металлической фольги с высоким содержанием алюминия в качестве материала для описываемой ниже металлической подложки толщину фольги преимущественно выбирают в пределах от 5 до 100 µм. Причиной этого является то, что если толщина фольги меньше 5 µм, стойкость ее к высокотемпературному окислению падает, в то время как, если толщина фольги больше 100 µм, толщина стенки становится больше и, следовательно, больше становится потеря давления выхлопного газа. Для носителя катализатора очистки выхлопного газа это нежелательно. Более предпочтительна толщина фольги от 10 до 60 µм.

Сотовая структура, получаемая гофрированием металлической фольги с высоким содержанием алюминия и последующим сматыванием плоской фольги и гофрированной фольги, увеличивает поверхность контакта с выхлопным газом и улучшает способность к очистке выхлопного газа. Металлическая фольга настоящего изобретения характеризуется прекрасной обрабатываемостью и потому может легко гофрироваться и формоваться с образованием сотовой структуры путем холодной прокатки, и при этом для нее характерна высокая размерная прецизионность обработки, благодаря чему вариации в высоте гофрировки невелики и т.п.

При использовании сотовой структуры в качестве металлической подложки для припаивания поверх сотовой структуры наружной металлической оболочки может, например, использоваться припойный материал на основе никеля. Припаивание производится помещением припойного материала в места контакта гофрированной фольги и плоской фольги и между сотовой структурой и наружной оболочкой с последующим нагревом в вакууме при температуре приблизительно от 1000 до 1200°С. Сотовая структура, в которой использована металлическая фольга с высоким содержанием алюминия настоящего изобретения, характеризуется также великолепной твердой спаиваемостью и прекрасной долговечностью после спаивания. В результате этого металлическая фольга с высоким содержанием алюминия и сотовая структура, полученные согласно настоящему изобретению, характеризуются великолепной обрабатываемостью и вместе с тем обладают прекрасной прочностью. При их использовании в качестве металлической подложки в выхлопном газе в фольге образуется меньше трещин или разрывов. Кроме того, при нанесении на металлическую подложку настоящего изобретения слоя катализатора благодаря тому, что металлическая подложка обладает высокой структурной долговечностью, не происходит заметного отслаивания слоя катализатора и, следовательно, в процессе эксплуатации заметного снижения способности к очистке выхлопного газа не происходит.

Далее способ производства стального листа с высоким содержанием алюминия описывается детальным образом.

Изобретателями установлено, что путем нанесения Al или Al сплава на матриксный стальной лист, содержащий Al в количестве от 3,5 до 6,5 мас.%, с образованием ламината, холодной прокатки этого ламината и последующей обработки его методом диффузионной термообработки можно получать стальной лист с высоким содержанием алюминия, содержащий Al в количестве 6,5 мас.% или выше, причем этот стальной лист с высоким содержанием алюминия обладает строением текстуры настоящего изобретения и великолепной обрабатываемостью. В частности, изобретателями установлено, что выбирая степень обжатия при холодной прокатке ламината и толщину после холодной прокатки в соответствии с желаемой концентрацией Al в стальном листе после диффузионной термообработки, можно добиться великолепной обрабатываемости и стальной лист с высоким содержанием алюминия можно будет легко обрабатывать. Изобретателями кроме того установлено, что эффект реализации великолепной обрабатываемости значительно улучшается предварительным нагревом стального листа перед нанесением Al или Al сплава. Предполагается, что причиной этого является то, что в результате нанесения Al или Al сплава на матриксный стальной лист с концентрацией Al от 3,5 до менее чем 6,5 мас.% с образованием ламината и холодной прокатки этого ламината дислокационная структура ламината и структура поверхности раздела листа матриксной стали и слоя Al или Al сплава отличаются от того, что получается при использовании традиционного способа и, в результате этого, микроструктура стального листа после диффузионной термообработки с целью повышения концентрации Al изменяется и происходит улучшение обрабатываемости. Кроме того, полагают, что благодаря предварительному нагреву структурные изменения, благоприятствующие реализации великолепной обрабатываемости, действуют более эффективно.

Далее излагаются ограничительные условия настоящего изобретения.

В качестве листа матриксной стали, на который наносится Al или Al сплав, используется стальной лист, содержащий Al в количестве от 3,5 до менее чем 6,5 мас.%. Это определяется тем, что при предварительном введении в лист матриксной стали 3,5 мас.% Al или более обрабатываемость стального листа после диффузионной термообработки улучшается. Кроме того, причиной выбора концентрации Al менее 6,5 мас.% является то, что, как это объясняется в разделе «Уровень техники», стальной лист, содержащий 6,5 мас.% Al или более, обладает низкой ударной вязкостью и плохой обрабатываемостью, что затрудняет поточное производство. По этой причине верхний предел для листа матриксной стали выбирается меньше 6,5 мас.%. Более предпочтителен диапазон концентрации Al для листа матриксной стали, составляющий от 4,2 до 6,0 мас.%. Далее, для образующего этот матрикс стального листа в качестве других элементов выбирают легирующие ингредиенты, способные придавать ожидаемые у конечного продукта механические или химические характеристики. Например, если необходима стойкость к высокотемпературному окислению, выбирают нержавеющую сталь на основе феррита, к которой добавляют подходящие количества Cr или какого-либо редкоземельного элемента. Если требуется высокая прочность, используют стальной лист, к которому добавляется элемент, обеспечивающий повышение концентрации раствора или усиливающий преципитацию.

Al или Al сплав наносят на стальной лист методом горячего погружения, электроосаждения, сухим способом, грунтовочным способом и т.д. Эффект настоящего изобретения может быть достигнут вне зависимости от способа нанесения. Кроме того, существует возможность добавлять к наносимому Al или Al сплаву желаемые легирующие элементы и легировать ими одновременно с повышением концентрации Al. Количество наносимого Al или Al сплава определяют в зависимости от толщины листа матриксной стали в момент нанесения, концентрации Al в стальном листе и желаемой концентрации Al после диффузионной термообработки. Например, при нанесении Al сплава, содержащего 90 мас.% Al и 10 мас.% Si, на обе поверхности листа матриксной стали с толщиной 0,4 мм и концентрацией Al после диффузионной термообработки 8,1 мас.% толщина нанесения Al сплава на каждую из сторон составляет приблизительно 20 µм.

Дополнительные признаки настоящего изобретения оптимизируют условия холодной прокатки ламината, получаемого нанесением Al или Al сплава на лист матриксной стали, содержащей Al в количестве от 3,5 до менее чем 6,5 мас.% согласно средней концентрации Al в стальном листе после диффузионной термообработки. Ламинат подвергают холодной прокатке с целью изменения дислокационной структуры ламината и структуры поверхности раздела листа матриксной стали и слоя Al или Al сплава. Благодаря этой холодной прокатке значительно улучшается обрабатываемость стального листа после Al-диффузионной термообработки (с целью диффузии Al). Как указывалось выше, этот эффект является замечательным, когда концентрация Al в листе матриксной стали составляет от 3,5 до менее чем 6,5 мас.%. Изобретателями установлено, что существует оптимальная степень обжатия при холодной прокатке ламината и толщина после холодной прокатки, зависящая от концентрации Al после диффузионной термообработки, что, таким образом, дополняет настоящее изобретение.

Диапазон степени обжатия α (%) ламината, при котором в настоящем изобретении могут быть получены особенно предпочтительные эффекты, может быть проиллюстрирован, как это делается на фиг.2. Здесь x (мас.%) обозначает среднюю концентрацию Al после диффузионной термообработки. Причина для выбора степени обжатия α (%) в пределах 20≤α≤95 состоит в том, что вне зависимости от концентрации Al, если степень обжатия меньше 20%, то, поскольку величина создаваемого рабочего напряжения невелика, большого эффекта улучшения обрабатываемости получить невозможно. При степени обжатия выше 95% не только невозможно обнаружить дополнительного улучшения обрабатываемости, но при этом возникает проблема частичного отслаивания Al. Причина выбора условия 35х-260≤α состоит в том, что чем выше концентрация Al, тем ниже ударная вязкость стального листа после диффузионной термообработки и тем хуже обрабатываемость, в результате чего для реализации эффекта настоящего изобретения в том, что касается великолепной обрабатываемости, чем выше концентрация Al, тем большей должна быть степень обжатия. Кроме того, настоящее изобретение включает способ производства стального листа с высокой концентрацией алюминия (6,5 мас.% или выше), который трудно производить с помощью обычных способов производства и прокатки стали, по причине чего концентрацию алюминия x после диффузионной термообработки в диапазоне степени обжатия ламината выбирают согласно условию x≥6,5 мас.%. Как указывалось выше, выбирая степень обжатия α (%) ламината в указанном выше диапазоне согласно концентрации Al, можно производить стальной лист с высоким содержанием алюминия, обладающий великолепной обрабатываемостью.

Диапазон толщины t (мм) ламината после холодной прокатки, для которого в настоящем изобретении могут быть получены особенно предпочтительные эффекты, могут быть проиллюстрированы как на фиг.2. Здесь x (мас.%) обозначает среднюю концентрацию Al после диффузионной термообработки. Причина для выбора t (мм) ламината после холодной прокатки в пределах 0,015≤t≤0,4 состоит в том, что, если толщина ламината после холодной прокатки меньше 0,015 мм, при проведении холодной прокатки ламината возникает проблема частичного отслаивания нанесенного Al или Al сплава и при этом падает выход, вследствие чего нижним пределом t выбрано значение 0,015 мм. В случае же толщины более 0,4 мм термообработка с диффузией Al требует высокой температуры или продолжительной термообработки, вследствие чего эффект настоящего изобретения по улучшению обрабатываемости после термообработки с диффузией Al становится труднодостижимым, почему верхним пределом t и выбирается значение 0,4 мм. Причина выбора условия t≤0,128х+1,298 состоит в том, что чем ниже концентрация Al, тем ниже ударная вязкость стального листа после диффузионной термообработки и ниже обрабатываемость, вследствие чего для реализации эффекта настоящего изобретения в отношении великолепной обрабатываемости после холодной прокатки необходимо выбирать более высокую концентрацию Al и меньшую толщину ламината. Настоящее изобретение включает способ производства стального листа с высоким содержанием алюминия (6,5 мас.% или выше), который трудно производить с помощью обычных способов производства и прокатки стали, по причине чего концентрацию алюминия х после диффузионной термообработки в диапазоне степени обжатия ламината выбирают согласно условию х≥6,5 мас.%. Как указывалось выше, выбирая степень обжатия α (%) ламината в указанном выше диапазоне согласно концентрации Al, можно производить стальной лист с высоким содержанием алюминия, обладающий великолепной обрабатываемостью.

В данном случае холодная прокатка упоминается как оптимальный способ создания рабочего напряжения, но эффект настоящего изобретения может быть получен даже и при использовании метода растяжки, метода дробеструйного упрочнения или какого-либо другого способа, способного создавать рабочее напряжение.

Температура диффузионной термообработки составляет преимущественно от 800 до 1250°С. Причиной этого является то, что, если выбирается температура ниже 800°С или выше 1250°С, эффект настоящего изобретения в том, что касается великолепной обрабатываемости после диффузионной термообработки становится труднодостижимым. Подходящее время диффузионной термообработки выбирают таким, чтобы заставить нанесенный поверхность Al или Al сплав продиффундировать в стальной лист. Однако равномерность нанесения Al или Al сплава на поверхность стального листа не является необходимой. Эффект настоящего изобретения по улучшению обрабатываемости может быть достигнут вне зависимости от атмосферы, в которой проводится обработка, т.е. в вакууме, в атмосфере аргона, в атмосфере водорода или в какой-либо другой неокислительной атмосфере.

Далее, для достижения еще большего эффекта настоящего изобретения лист матриксной стали перед нанесением Al или Al сплава может быть предварительно нагрет до 700-1100°С. Этот предварительный нагрев имеет целью перестроить дислокационную структуру, возникающую в процессе производства листа матриксной стали, и преимущественно вызывает перекристаллизацию, но особой необходимости вызывать перекристаллизацию в данном случае не имеется. При температуре ниже 700°С изменения в дислокационной структуре, необходимые для достижения в настоящем изобретении лучшей обрабатываемости, становятся затруднительными. При температуре выше 1100°С на поверхности стального листа образуется нежелательное оксидное покрытие. Оно оказывает вредный эффект на последующие нанесение Al или Al сплава и холодную прокатку, вследствие чего предварительный нагрев проводится при температуре ниже 1100°С. Указанные эффекты получают вне зависимости от атмосферы, в которой проводится предварительный нагрев, например в вакууме, в атмосфере инертного газа, в атмосфере водорода, в слегка кислой атмосфере, по при этом создают условия, при которых на поверхности стального листа не образуется оксидной пленки, которая бы оказала вредный эффект на нанесение Al или Al сплава после предварительного нагрева или последующей холодной прокатки. Время предварительного нагрева в особенности не ограничено, но с точки зрения производительности стального листа с высоким содержанием алюминия, подходящее время может составлять от нескольких секунд до нескольких часов.

При реализации указанного выше способа путем предварительного нагрева листа матриксной стали, нанесении Al или Al сплава и холодной прокатки ламината в оптимальных пределах строение текстуры стального листа с высоким содержанием алюминия после диффузионной термообработки снижается в пределах настоящего изобретения, а обрабатываемость замечательным образом улучшается по сравнению с традиционным способом производства. При использовании стального листа с высоким содержанием алюминия согласно настоящему изобретению становится возможным обрабатывать стальной лист с высоким содержанием алюминия, концентрация Al в котором составляет 6,5 мас.% или выше, обладающий стойкостью к высокотемпературному окислению и высоким электросопротивлением, который было затруднительно производить в прошлом при низкой себестоимости. Так, получаемый согласно изобретению стальной лист с высоким содержанием алюминия может быть успешно подвергнут холодной прокатке при высокой степени обжатия, например при 5% или более за проход, и может легко формоваться в металлическую фольгу с толщиной от 5 то 100 µм.

Как указывалось выше, стальной лист с высоким содержанием алюминия или металлическая фольга с высоким содержанием алюминия, изготовленные согласно настоящему изобретению, обладают великолепной обрабатываемостью и являются пригодными для различных применений, таких как материалы для автомобилей, электрообогреваемые материалы, материалы для химических установок или трубные материалы. Наряду с этим, в случае применения металлической фольги с помощью способа настоящего изобретения для металлической подложки применение такой фольги обеспечивает металлическую подложку, которая не только обладает великолепной стойкостью к высокотемпературному окислению, но обладает также высокими структурной долговечностью и характеристиками отслаивания слоя катализатора.

Стальной лист с высоким содержанием алюминия после диффузионной термообработки, полученный согласно настоящему изобретению, не ограничен в химическом составе помимо концентрации Al, но типичный состав выглядит так (мас.%): Al 6,5-10%, С 2% или меньше, S 0,1% или меньше, Р 0,1% или меньше, Si 1% или меньше, Mn 2% или меньше и в балансе железо и неизбежные примеси, и кроме того, в зависимости от характеристик, которые желательны для конечного продукта, легирующий элемент, выбираемый из: Cr 30% или меньше, Ni 15% или меньше, Мо 2% или меньше, W 2% или меньше, V 2% или меньше, Ti 5% или меньше, Nb 2% или меньше, В 0,1% или меньше, Cu 1% или меньше, Со 10% или меньше, Zr 1% или меньше, Y 1% или меньше, Hf 1% или меньше, La 1% или меньше, Се 1% или меньше, N 0,1% или меньше и т.д.

ПРИМЕРЫ

Приведенные ниже примеры используются с целью объяснения настоящего изобретения с дополнительными деталями.

Пример 1

В примере 1 изучена зависимость обрабатываемости стального листа с высоким содержанием алюминия после диффузионной термообработки от концентрации Al в листе матриксной стали. При определении строения текстуры использовали метод дифракции рентгеновских лучей, определяя интеграцию плоскости {222}, параллельную поверхности стального листа, и интеграцию плоскости {200}. Метод измерения состоял в следующем, а результаты приведены в таблице 1.

Был использован метод вакуумного плавления для плавления слитков ингредиентов, содержащих, мас.%, Al в концентрациях: 0, 1, 3, 3,5, 4,3, 5, 5,5, 6, 6,4 и 7,0%; С 0,007%, Si 0,1%, Mn 0,2%, Cr 20%, Zr 0,04%, La 0,1% и в балансе железо и неизбежные примеси. Каждый слиток затем подвергали горячей прокатке до толщины 3,2 мм и после этого холодной прокатке до толщины 0,4 мм. Материалы с 0-6% Al можно было изготовлять без проблем, но материал с 6,4% Al при горячей прокатке частично растрескивался. Материал с 7,0% Al обладал низкой ударной вязкостью и, соответственно, не мог быть изготовлен. При этом подвергнутый горячей прокатке лист материала с 7,0% Al характеризовался интеграцией плоскости {222} ниже 60% и интеграцией плоскости {200} выше 15% (оба значения в пределах настоящего изобретения).

Лист матриксной стали с высоким содержанием алюминия с каждой из концентраций Al электрохимически покрывали Al сплавом методом горячего погружения Al. Гальваническая ванна имела состав 90% Al - 10% Si. Al сплав наносили на обе поверхности стального листа. В этом случае толщину нанесенного Al сплава регулировали, как показано в таблице 1, вследствие чего концентрация Al после диффузионной термообработки становилась равномерной. Ламинат с нанесенным Al сплавом подвергали холодной прокатке до толщины 0,1 мм. Степень обжатия ламината образца для каждой концентрации Al показана в таблице 1. Далее проводили Al-диффузионную термообработку при 1000°С в течение 2 час в атмосфере водорода при пониженном давлении, заставляя тем самым нанесенный на поверхность Al диффундировать в стальной лист. Средняя концентрация Al после Al-диффузионной термообработки составляла для всех образцов приблизительно 7,5% мас. Обрабатываемость определяли с помощью теста на растяжение при обычной температуре, измеряя величину удлинения растяжения при разрыве. Для теста на растяжение использовали куски материала и проводили тесты в соответствии с JIS Z 2201 и JIS Z 2241 (в последующих примерах тесты на растяжение также проводили в соответствии со стандартами JIS).

Как ясно следует из результатов таблицы 1, в примерах 1-5, где концентрация Al в листах матриксной стали составляла о