JPH01100241A - フェライト鋼合金 - Google Patents

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】 本発明は昇温下で良好な特性をもつフェライト系合金類
に関し、更に詳細には、９８２℃（１８００下）までの
温度で良好な耐酸化性及びクリープ強さをもつクロム及
珪素を含むフェライト系合金に関する。

ステンレス鋼類またはニッケル基合金類に代わる昇温下
で良好な強度及び耐酸化性をもつ低コスト合金が多年に
わたり探求されている。鉄基物質中へのクロム、アルミ
ニウム及び珪素の使用は以下に記載するような多くの組
み合わせで利用されている。

米国特許第３，６９８，９６４号明細書［カール（Ｃａ
ｕｌｅ）ら］は２％までの炭素、１〜５％のクロム、１
〜４％の珪素、１〜４％のアルミニウム及び２％までの
銅を含む合金を開示している。好適な珪素合金は３％の
クロム、２％の珪素及び最高０．２５％の炭素を含む。

米国特許第３，７８２，９２５号明細書［ブランディス
（Ｂ　ｒａｎｃｌｉｓ）ら］は約１０００℃（１８３２
下）までの耐酸化性のために１〜３．５％のアルミニウ
ム、０．８〜３％の珪素及び１０〜１５％のクロムを教
示している。

米国特許第３，９０５，７８０号明細書［ジャスバー（
Ｊ　ａｓｐｅｒ）ら］は０．１３％までの炭素、０．５
〜３％のクロム、０．８〜３％のアルミニウム、０．４
〜１．５％の珪素、０．１〜１％のチタン及び残部が実
質上鉄であるアルミニウム被覆用の低合金支持体を教示
している。

米国特許第４，２６１，７３６号明細書［ドーゼット（
Ｄ　ｏｕｔｈｅｔｔ）ら］は６％のクロム、０．０１％
のクロム、０．４〜１％の珪素、１．５〜２％のアルミ
ニウム、０，４％のチタン、０．４％のコロンビウム及
び残部が実質上鉄よりなる合金族を開示している。１０
１０〜１１２０℃（１８５０〜２０５０下）の仕上げ焼
きなまし温度並びに未結合コロンビウムの組み合わせは
良好なりリープ強さを得るために臨界的なものである。

４〜７％のクロムを含む合金は８１５℃（１５００下）
までの温度に耐えられることが記載されている。

米国特許第４，６４０，７２２号明細書［ゴーマン（Ｇ
ｏｒｎａｎ）コは最高０．０５％の炭素、１〜２．２５
％の珪素、最高０．５％のアルミニウム、８〜２０％の
クロム、最高０．０５％の窒素を含むフェライト系合金
を教示している。アルミニウムは溶接区域での多孔性の
問題のために制限される。珪素は高温仕上げ焼きなまし
を行なうとき以外はクリープ強さに悪影響を与えること
が教示されている。

３％までの炭素、１〜５％の珪素、６％までのクロム、
１３．５〜３６％のニッケル、７．５％までの鋼、０．
５〜１．６％のマンガン、最高０．１２％の硫黄、最高
０，３％のリンを含有し、残余が鉄である旧−ＲＥＳＩ
ＳＴ［インターナショナル・ニッケル・カンパニー（Ｉ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ＮｉｃｋｅｌＣｏｍｐａｎ
ｙ）の商標名］として既知のオーステナイト質ニッケル
鋳鉄類が若干の昇温条件用途に使用されているが、多量
のニラ”ケルが存在するために高価である。

過去に、溶接性が重要である場合を除いて低クロムフェ
ライト系合金類は耐酸化性に関してクロムの代わりに主
としてアルミニウムが利用されている。珪素は耐酸化性
を向上させることが知られているが、珪素は主として２
％以下の量で使用されており、多量のアルミニウムが併
用されている。

珪素は以前クリープ強さに悪影響をもつものと見なされ
ていた、約８％以下のクロムを含有する合金類は特に炭
素及び窒素レベルがそれぞれ０．０３％以上である場合
には完全にフェライト系構造を維持することが難しい、
多量のアルミニウムを含む先行技術合金類は流動性の問
題、貧弱なスラッギング及び酸化物状態のために鋳造操
作中に損傷する。鋳造生成物は鋳造したままの状態で良
好な靭性を提供するものではない、従って、高温用途に
現存する物質は非常に高価であり、より経済的なものに
すると、所望の特性より低い特性を提供する。

本発明の目的は昇温下で良好なりリープ強さ、耐酸化性
及び鋳造特性をもつ完全なフェライト系合金を提供する
にある０本発明の他の目的は良好なりリープ強さを更に
維持しなからより高い珪素レベルをもつ合金を提供する
にある。また、本発明の更に他の目的は改善された鋳造
特性を提供するために溶融合金の強度レベルを向上する
ことにある。更に、本発明の目的は比較的高い炭素及び
窒素レベルをもち且つ昇温下での実用を含めて完全なフ
ェライト系構造を更に維持する低クロム合金を提供する
にある９本発明のフェライト系合金組成物はより高価な
ニッケル鋳鉄及びタイプ４０９ステンレス鋼と同等また
はそれらより優れた昇温下での特性を提供する。

本発明は低クロムフェライト系鋼への多量の珪素の添加
から得られた昇温下での特性の知見に基づくものである
。これはニオブ、タンタル、バナジウム、チタン及びジ
ルコニウムよりなる群から選択された炭化物／窒化物フ
ォーマの添加した時に、耐酸化性に関するクロム−珪素
平衡及び比較的高い炭素及び窒素レベルの使用により達
成される。クリープ強さの更なる増加は少量の未結合ニ
オブ含量と１０１０〜１１５０℃（１８５０〜２１００
下）の仕上げ焼きなましを組み合わせることにより提供
することができる。この安価なフェライト系合金は９８
２℃（１８００下）付近の温度まで優れた耐酸化性をも
ち、特に反復的耐酸化性に関してタイプ４０９ステンレ
ス鋼より優れている。

本発明の許容範囲によれば、約０．０１〜０．３重量％
の炭素、最高約２重量％のマンガン、２．３５重量％〜
約４重量％の珪素、約３〜７％のクロム、最高的１％の
ニッケル、最高的０．１５重量％の窒素、０．３重量％
以下のアルミニウム、最高的２％のモリブデン、ニオブ
、タンタル、バナジウム、チタン及びジルコニウムから
なる群から選択された少なくとも１種の元素１．０重重
％まで及び残余が実質玉銑である、少なくとも８７０℃
（１６００下）の温度、９８２℃（１，８００下）のよ
うな高温で改善された反復的耐酸化性及び良好なりリー
プ強さを示すフェライト系合金を提供するにある。これ
らの鋼は主に鋳造したまま使用することを意図するもの
であり、従って、上述の構成元素を釣り合わせることに
より高温での強度が最高となるように設計される。更に
、本発明の鋼類は１０１０〜１１５０℃（１８５０〜２
１００下）の高温仕上げ焼きなましを提供することがで
きる。上述の成分から製造されたフェライト系鋼物品は
タイプ４０９ステンレス鋼より優れた特性を有し、はる
かに安価である。

昇温下でのクリープ強さの諷著な改善が臨界的な珪素添
加量並びに炭化￥ＩＩＪ／窒化物制御及び粒子寸法制御
により低クロムフェライト系鋼において得ることができ
ることを見出した。

珪素は耐酸化性を改善することが長年にわたり認識され
ているが、２％以上のレベルでのは希にしか使用されて
いない、また、珪素はクリープ強さを改善する未結合ニ
オブ及び１０１０℃（１８５０下）以上の仕上げ焼きな
ましを使用する場合に、ラベス相（Ｌａｖｅｓ　ｐｈａ
ｓｅ）（米国特許第４．６４０，７２２号明細書）を促
進することが観察されている。しかし、米国特許第４，
６４０，７２２号において、高温仕上げ焼きなましを削
除する場合には、珪素が１％から２．４％へ増加すると
、クリープ強さが低下することを、該明細書の図は示し
ている。

本発明は、比較的多量の珪素レベルは固溶体中の炭素及
び窒素レベルを制限（個々の元素の溶解度の減少）でき
ることを見出した。以前、低クロム合金は炭素及び窒素
を０．０５％以下のレベルへ制限して完全なフェライト
系構造を維持していた。２．３５％以上、好適には２．
５〜３．５％の珪素レベルは比較的高い炭素レベル（０
，３％まで）を許容し、残炭化物フォーマの添加を含む
場合でもフェライト系構造を更に維持する。珪素はより
完全な炭化物または窒化物形成反応を誘導するために作
用し、それによってより多量の析出物が形成され、少量
の炭素または窒素が固溶体中に残る。

珪素を本発明のクロムレベル（約３〜７％）と併用する
場合に、珪素は９８２℃（１８００下）までの耐酸化性
を提供する際に重要な役割をもつ、また、クロム−珪素
の関係はスポーリングを回避するために釣り合わさねば
ならない、また、珪素は可溶性ニオブが存在し且つ１０
１０℃（１８５０下）以上の仕上げ焼きなまし温度を使
用する場合に、ラベス相を促進する傾向にある。上述の
鋼類の意図する最終用途の多くは鋳造品であるために、
高珪素含量は流動性及び鋳造性の観点から有利である。

上述のように、炭化物及び窒化物析出物の制御は所望の
高温特性を得且つフェライト系構造を維持するために臨
界的なものである。本発明の鋼中の比較的高い炭素レベ
ルは析出物が形成する温度以上の温度での溶鋼の鋳造中
に固溶体強化を提供し、また、オーステナイトの形成を
促進する。上述の温度は１０９５℃（２０００下）以上
であり、上述の合金類について考慮される使用温度より
もはるかに高い、固溶体強化のレベルは連続鋳造中の凝
固において充分な強度（鋳造物表面引裂の回避）を提供
するなめに重要である。上述の鋼は連続鋳造可能である
ように設計され、後に使用するためのより小さい寸法の
部材へ再度溶融される。

オーステナイトは連続鋳造中に許容することができ且つ
実際に強度に関して望ましいこともあるが、使用中のオ
ーステナイトの存在は耐酸化性に悪影響があるために望
ましくない。種々の析出物が冷却中に形成されるが、該
析出物はクリープ強さの改善の主要な供給源を提供する
。炭素レベルが高いと、より多体積の炭化物類が製造さ
れる。高珪素レベルはより完全な炭化物形成反応を導く
、炭化物類及び窒化物類の的確な用途は粒子寸法を制御
することにあり、また、結晶粒界を固定するために作用
する。上述の両メカニズムはクリープ強さの向上に関連
する。微粒子寸法は炭化物及び窒化物制御により提供す
ることができ、それによって鋳造したままの状態の靭性
及び延性を向上する。

排気マニホールドのように９８２℃（１８５０下）以上
での高温焼きなましが容易に行なわれない用途において
、炭素レベルは０．０５％以上、好適には約０．１０％
以上である。高温クリープ特性は高温焼きなましを使用
せずに提供することができる０本発明は溶融状態からの
冷却中に形成される炭化物が結晶粒界を固定するために
使用されるが、米国特許第４，２６１，７３９号及び同
第４，６４０，７２２号明細書は使用中にラベス相を形
成することによって結晶粒界を固定し且つクリープを遅
延させるものである。

ニオブは炭素及び窒素の制御のために好適な合金元素で
ある。１．０％までのニオブレベルが許容できるが、合
金コストを低レベルに維持することが試みられた。好適
な上限は０．５％であり、には０．１％以上の量で存在
しなければならない。

クリープ特性の改善は炭素及び窒素含量を完全に安定化
するためのニオブを必要とするものではないことを記憶
することが重要である。ニオブ析出物は１０９５℃（２
０００下）以下の温度で形成され、それによってより高
い温度での凝固中に固溶体中にある炭素がより多くなる
。鋼を凝固すなわち１０９５℃（２０００下）以上の高
温露出から冷却すると、ニオブの炭化物が形成させるこ
とができ、既存の結晶粒界に少量、多量または標準量で
分散している。ニオブの炭化物は高温では析出しないた
めに、平均フェライト系粒子寸法は比較的大きくなり、
クリープ強さを向上する。ニオブ炭化物／窒化物は次に
高温使用中に結通粒界を固定するために寄与し、この固
定及び分散による強化作用が結晶粒界スリップすなわち
鉄基合金類中の主要なりリープ機構を遅延することによ
りクリープ強さを改善する８合金が後の使用中にラベス
相形成を促進させるために高温焼きなましを行なう場合
には、未結合ニオブは少なくとも０．１０％でなければ
ならない。

また、チタンをニオブと併用すると、チタンは最適な特
性を発現する好適な析出物フォーマである。１．０％ま
で、好適には０．５％までのレベルのチタンがニオブよ
り高温下で炭素または窒素と結合し、それによって凝固
冷却中にニオブより早く溶鋼から析出する。従って、チ
タン炭窒化物は粒子が固化するときに生成する。チタン
析出物は粒子が大きくなり過ぎないようにする傾向にあ
り〈鋳造したままの状態の靭性の問題）、また、より均
−且つ細かい炭化物分散に寄与しにニオブと結合したと
き）、粒子が粗粒化することに防止することができる。

また、チタン析出物が比較的長い時間高温下にあると、
チタン析出物は粗粒化することがあることを忘れてはな
らない。最適な条件は二重炭化物／窒化物析出系により
提供することができる。

炭化物／窒化物フォーマとして１．０％までのレベルで
バナジウム、タンタル及びジルコニウムを置換すること
ができるが、０．５％以下のレベルで添加することが好
適である。ジルコニウムはチタンと同様に粒子が粗粒化
することを制御するために使用され、バナジウム及びタ
ンタルはニオブと同様に作用する。

本発明のフェライト系合金は組成平衡により初期凝固操
作中に実質上フェライト系構造となるが、溶鋼中の過剰
の炭素及び窒素は付加的な冷却により若干の強化用オー
ステナイトを形成することがあることを当業者は認識で
きるであろう、該鋼類は１０９３℃（２０００下）以下
での次工程冷却中に１００％フェライトへ転位すること
ができ、昇温下での使用中にフェライト系構造のままで
ある。

溶鋼中の炭素及び窒素のようなオーステナイト形成元素
のレベルは意図する用途の任意の温度でのオーステナイ
ト再形成を防止するに充分低くなければならない、オー
ステナイトの再形成は寸法変化を導き、耐酸化性を抑制
する。チタン及びニオブを添加した後、溶鋼中に残存す
る炭素及び窒素レベルで、本発明の鋼類は１０９３℃（
２０００下）以下の使用温度ではオーステナイトを形成
しないであろう。

クロムは耐酸化性、特に、反復的耐酸化性にとって必須
である。第１図に示す研究に基づいて、クロムのレベル
は反復的耐酸化性に関して９２７℃（１７００下）での
必要量により規定される。

２．３５〜４％の珪素を併用する場合に、約３〜７％の
クロムレベルは０．００３　ｇ／　ａｍ’（０，０２９
／平方インチ）以下の重量増加を提供することができる
。より高い珪素含量の溶融物において０．００３　ｇ／
　ａｍ２（０，０２ｇ／平方インチ）以下の重量増加を
示すことが検出されたように上述の範囲内で脆性も回避
することができる。好適な炭素、珪素、チタン及びニオ
ブレベルを併用した場合に、上述の範囲内のクロムは１
２％またはそれ以上のクロムをもつ代表的なステンレス
鋼と比較して優れたクリープ強さを提供することができ
る。

２％まで、または３％までの量のモリブテンを本発明合
金へ添加して高温強度を改善することができるが、合金
のコストを低く維持するために通常含有させない、モリ
ブテンは通常クロム置換物及び固溶体強化物と見なされ
るが、モリブテンの昇華傾向のために耐酸化性を低下す
る傾向にある。

窒素は通常標準的な溶融条件の結果として生ずる約０．
０３％のレベルで存在することがある。

窒素は炭素レベルが低い場合には強化剤及びクリープ抑
制析出物として０．１５％まで使用することができる。

好適な範囲は最高０．１０％であり、より好ましくは最
高０．０５％である。

マンガンはフェライト系合金類の耐酸化性に悪影響をも
つオーステナイトを促進または安定化するから２％以下
、好ましくは１％以下のレベルに制限しなければならな
い、マンガン自体は耐酸化性向上元素ではないが、炭化
物または窒化物の溶解度を増加し、それによって冷却中
に析出物を余り形成しない。

また、ニッケルはオーステナイトの形成を回避するため
に低レベルに制限すべきである。１％の上限を提唱する
が、０．５％以下に維持することが好ましい。

アルミニウムは本発明の鋼に必要ではない、クロム含有
フェライト系合金中に珪素よりアルミニウムを使用する
ことが普通であるが、クリープ強さと耐酸化性の組み合
わせは珪素を使用することにより改善される。アルミニ
ウムは０．３％以下のレベルに維持することが好ましい
、アルミニウムは溶融中に脱酸剤として使用することが
できる。

鋳造の目的でのアルミニウムの添加はスラッギング及び
酸化物の問題を導くことがあり、通常流動性または鋳造
したままの状態での靭性を改善するものとは見なされな
い。

上述に記載する好適範囲またはより好適な範囲の１つま
たは２つ以上が上述の残りの元素についての許容範囲の
１つまたは２つ以上と共に使用できる。

本発明の鋼は慣用の工場装置を使用して溶融及び鋳造す
ることができる。鋳造物は帯、シート、棒、ロッド、ワ
イヤー及びビレットのような種々の鋳造製品形態へ容易
に変換することができる。

また、鋼は自動車排気マニホールドにおけるような鋳造
したままの状態で使用することもできる。

本発明の鋼の多数の実＠鋳造物を作製し、現存するステ
ンレス鋼または現存する低りロムフエラ　　　　゛イト
系合金と比較した。これらを第１表に記載する。

／′ ／ ／ 第１図は珪素−クロム平衡を選択するための反復的酸化
の評価を示すものである。炉内で２５分間、炉外で５分
間の４２０サイクルの後、９２７”Ｃ（１７００下）で
０．００３ｇ／ａｍ２（０，０２ｙ７平方インチ）以下
の重量増加率が最適であるものとして選択された。脆化
なしに上述のし各ルすなわ・ち反復的耐酸化性を得るた
めには、合金が約３〜７％のクロムと２．３５％〜約４
％の珪素を含むことが必要である。この実験において、
鋼は約０．０１５％の炭、素、約０．２％のマンガン、
０．００５％以下のリン、０．００３％以下の硫黄、０
．５％以下のニッケル、約０，２５％のチタン、０．０
１％以下の窒素、及び約０．０５％のニオブを含有する
ものであった。タイプ４０９ステンレン鋼は同様の試験
条件下で０．０１６９７ａｍ２（０，１０ｇ／平方イン
チ）以上の重量増加率をもっていた。

第２図は、本発明の高炭素含１（０，１３％）型が９２
７℃（１７００下）での反復的耐酸化性においてタイプ
４０９より優れており、４２０サイクル後に０．００３
ｇ／ｅ輸２（０，０２ｙ／平方インチ）基準値以下であ
ることを示すものである。サイクル条件は第１図におけ
る条件と同様である。上述の試験温度で可溶性炭素レベ
ルは使用中にオーステナイトの形成が可能なほど高いも
のではないことが明らかである。

合金のクリープ強さは米国特許第４，２６１，７３９号
明細書の第１０欄、第２２〜６８行に記載されているよ
うな弛み試験または撓み試験と緊密な関係がある。基本
的に、該試験は炉内での試験架台上での無支持の長さ２
５．４ｃｍ（１０インチ）の試料の撓み（または弛み）
を測定するものである。

第３図は８７２℃（１６００下）での本発明の鋼におけ
るニオブとチタンの影響を示すものである。

０．１３％の炭素をもつ鋼［８７２℃（１６００下）で
オーステナイトを形成しないが安定化していない］は炭
化物析出物は最大限に利用されているが、１１％クロム
のタイプ４０９に匹敵するクリープ強さをもつものでは
ない、ニオブレベルは約０．１５％より０．３７％が好
ましい、ニオブの添加は耐クリープ性を向上する：しか
じ、０，３７％以上のニオブレベルではニオブ析出物は
粗粒化する恐れがあるために利点が減衰すると思われる
。

上述のいずれのニオブレベルでのチタンの添加は耐弛み
性を向上する。上述の２種の炭化物フォーマはフェライ
ト系結晶粒界を固定する際により効果的であるより微細
で、より分散した析出物相を提供するものと仮定される
。チタンと炭素及びニオブと炭素の化学量論的関係に基
づいて、０．３７％のニオブは０．１３％の炭素分析値
中の０．０４８％の炭素（炭化物として）を固定するも
のと予想される。０．１６％のニオブ及び０．１３％の
チタンを含有する溶鋼にはニオブ炭化物及びチタン炭化
物としてそれぞれ結合した炭素０．０２１％及び０．０
３２％を観察することができる。すなわち、はぼ同じ合
計量の炭素が上述の２種の鋼中で析出するが、２種の炭
化物フォーマを含む溶鋼は、２種の炭化物系がより微細
な、より分散された炭化物網状構造を促進するために２
倍以上の耐クリープ性が発現する。第３図から、約０．
１５％のチタンと０．１５％のニオブの併用は物質が高
温仕上げ焼きなましを受けないと想定したときに耐弛み
性は最適値に近いものとなると思われる。

第４図は８７２℃（１６００下）でのクリープ強さにお
ける炭化物、特に、２種の炭化物析出物の利点を再度示
すものである。５％クロム−３％珪素基合金への０．３
７％のニオブの添加に関して、２種の炭素レベルすなわ
ち０．０３％及び０．１３％を研究した。化学量論的見
地から、炭化物として固定できる炭素の量は０．０３％
炭素溶鋼及び０．１３％炭素溶鋼についてそれぞれ０．
０３％及び０．０４８％であった。炭素量の多い鋳造物
は炭化物の体積区分がより大きいために予想されたよう
により高い耐弛み性が発現する。０．０３％及び０．１
３％の炭素を含有する基準溶鋼へ、０．３７％のニオブ
と共に２重炭化物安定剤として０．１２〜０，１４％の
チタンを新たに添加する。

０．０３％の炭素分析値がチタンの添加の結果として炭
化物のより大きい体積区分をもつとは予想されない〈炭
化物がより微細に、より分散されなければならない）場
合でさえ、２重炭化物系は両炭素レベルで耐クリープ性
がより高いことを再度観察することができる。第４図に
おいて、横軸と平行の線は８７２℃（１６００下）での
タイプ４０９の弛み強さの相対的な値を説明するために
記載した。２重炭化物鋳造物はこのタイプ４０９標準物
に匹敵する耐弛み性を提供することが観察できる。

第４図の冷間圧延したままの状態の試料は鋳造したまま
の特性を示すものと予想される。

１０６６℃（１９５０下）での焼きなましを行なった後
に弛み試験が行なわれる場合には、ラプス相の形成は潜
在的強化メカニズムとなる。米国特許第４，２６１，７
３９号明細Ｓ（ドーゼット）及び米国特許第４，６４０
，７２２号明細書（ゴーマン）はラプス相の形成が存在
する珪素と組合わされた可溶性ニオブのレベルと高温溶
体化処理の利点により促進されることを教示している。

チタンを含有するか、または含有しない２種の０．０３
％炭素−０，３７％ニオブ鋳造物は可溶性ニオブを含有
し、弛み強さに関する限り１０６６℃（１９５０下）の
仕上げ焼きなましから利益を受ける。可溶性ニオブを含
有しない０．１３％炭素鋳造物は１０６６℃（１９５０
下）で焼きなましから利点がほとんどまたは全くないこ
とを示す、従って、ニオブと炭素の比がニオブ／炭素比
７．７５以上で平衡となっており、それによって過剰の
ニオブが存在する場合に、本発明の鋼は昇温下での使用
に関して更に強化される。また、ラプス相の強化関係は
仕上げ高温熱処理が施される鋳造したままの状態の部材
にも必要である。しかし、本発明の意図は弛み強さを向
上するためにラプス相の形成させるものではなく、最も
ｍ著なニオブとチタンの２種炭化物の共動作用的強化に
よるものである。

第５図は鋳造、特に連続鋳造を行なう際の合金の強度に
おける炭素の影響を示すものである。これに関して炭素
の増加は非常に有利である。しかし、０．１５％以上の
炭素レベルは１０９３℃（２０００下）での使用中に実
質上フェライト系構遣を提供するように平衡化しなけれ
ばならない。

溶融体外へ炭素を取り出し且つ室温でマルテンサイトを
回避するために、高レベルの炭化物フォーマ類が必要で
ある。マルテンサイト質合金は連続鋳造中により良好な
強度を提供することができるが（鋳造凝固中によりオー
ステナイト質とすることができる）、熱膨張、導電性及
び反復的耐酸化性についてのフェライト系物置の利点が
低温での使用中に犠牲となることがある。可溶性炭素レ
ベルを安定化剤を使用して制御すれば、その結果として
１０９３℃（２０００下）以下ではオーステナイトは形
成されないが、１０９３℃（２０００下）を超えると０
４１０％またはそれ以上の可溶性炭素レベルをもつ部分
的にオーステナイト構造が存在して連続鋳造することが
できることが本発明において重要である。

従って、本発明の合金鋼は９３７℃（１７００下）で４
２０サイクル反復酸化（炉中に２５分間、炉外に５分間
）の後、０．００３ｇ／Ｃｍ２（’０．０２ｙ／平方イ
ンチ）以下の重量増加率を提供し、且つ高温仕上げ焼き
なましを施さずにタイプ４０９ステンレス鋼に匹敵する
クリープ強さまたは１０１０〜１１５０℃（１８５０〜
２１００下）で仕上げ焼きなましを施した場合にはタイ
プ４０９より良好なりリープ強さを提供することができ
る。

また、２重炭化物／窒化物析出物系の臨界的制御は昇温
下で優れたクリープ強さを提供する粒子寸法の最適制御
及び結晶粒界固定に必須である。

９８２℃（１８００下）までの昇温下での使用中に形成
される珪素に富んだ酸化物はクロムに富んだ酸化物より
良好な耐スポーリング性をもつより粘着性の皮膜を形成
する。

上述に本発明の特別の実施態様を記載したが、本発明の
精神を逸脱しない限りにおいて種々の変化及び変成を行
なうことができる。従って、上述の特別の実施態様は本
発明の説明であり、本発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は珪素−クロム平衡を選択するための反復的酸化
実験の評価を示、す図であり、第２図は本発明の高炭素
台！（０，１３％）型が９２７℃での反復的耐酸化性に
おいてタイプ４０９より優れていることを示す図であり
、第３図は８７２℃での本発明の鋼におけるニオブとチ
タンの影響を示す図であり、第４図は８７２℃でのクリ
ープ強さにおける炭化物、特に、２種の炭化物析出物の
利点を示す図であり、第５図は鋳造、特に、連続鋳造を
行なう際の合金の強度における炭素の影響を示す図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、０．０１〜０．３重量％の炭素、最高２重量％のマ
   ンガン、２．３５〜４重量％の珪素、３〜７重量％のク
   ロム、最高１重量％のニッケル、最高０．１５重量％の
   窒素、０．３重量％以下のアルミニウム、１．０重量％
   までのニオブ、タンタル、バナジウム、チタン及びジル
   コニウムから選択された少なくとも１種の元素を含有し
   、残余が実質上鉄よりなる、昇温下で良好な耐酸化性及
   びクリープ強さをもつフェライト鋼合金。 ２、０．０６〜０．１５重量％の炭素、２．５〜３．７
   ５重量％の珪素、３〜５重量％のクロム、最高０．１重
   量％の窒素を含有し、且つ炭素と窒素の合計量が０．２
   重量％以下である請求項１記載のフェライト鋼合金。 ３、少なくとも０．１０重量％の未結合ニオブを含有し
   、１０１０〜１１５０℃の仕上げ焼きなましを行なう請
   求項２記載のフェライト鋼合金。 ４、０．１〜０．７５重量％のニオブ及び ０．０５〜０．７５重量％のチタンを添加する請求項１
   記載のフェライト鋼合金。 ５、１０１０℃〜１１５０℃の仕上げ焼きなましを行な
   い、少なくとも０．１０重量％の未結合ニオブを含有す
   る請求項４記載のフェライト鋼合金。 ６、０．０１〜０．３重量％の炭素、最高２重量％のマ
   ンガン、２．３５〜４重量％の珪素、３〜７％のクロム
   、最高１重量％のニッケル、最高０．１５重量％の窒素
   、０．３重量％以下のアルミニウム、０．７５重量％ま
   でのニオブ、タンタル、バナジウム及びチタンからなる
   群から選択された少なくとも１種の元素、最高２重量％
   のモリブデンを含有し、残余が実質上鉄よりなる、良好
   な耐酸化性及び耐クリープ性をもつ９８２℃までの温度
   で使用するための物品。 ７、２．５〜３．７５重量％の珪素、３〜５重量％のク
   ロム、０．０６〜０．１５重量％の炭素、最高０．１重
   量％の窒素を含有し、炭素と窒素の合計量が０．２重量
   ％以下である請求項６記載の物品。 ８、少なくとも０．１０％の未結合ニオブを含有し、１
   ０１０〜１１５０℃の最終焼きなましを行なう請求項７
   記載の物品。 ９、０．０６〜０．３０重量％の炭素、最高０．５重量
   ％のニオブ、最高０．７５重量％のチタンを含有する請
   求項６記載の物品。 １０、物品が鋳造排気マニホールドである請求項７記載
   の物品。 １１、物品がフェライト鋼帯、シート、板、ビレット、
   棒、ロッド、ワイヤー及び粉末状金属物品である請求項
   ６記載の物品。