JPH03236448A - Ｃｒ―Ｎｉ系耐熱鋼 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、高温化でのクリープ破断強度（高温強度）が
高くかつ耐酸化性に優れたＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼、および
高温強度が高くかつ経済性に優れたＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼
に関する。

（従来の技術） 石油化学プラントにおいて石油精製用水素、アンモニア
、メタノール、エチレンなどの製造に用いる改質器反応
管や分解炉用反応管、また燃料電池プラントにおいて燃
料電池用水素の製造に用いる改質器反応管等においては
、ＡＳＴＭ規格ＨＫ４０　（Ｊ　Ｉ　Ｓ　二５ＣＨ２２
に相当）の２５Ｃｒ２ＯＮｉ鋼やＡＳＴＭ規格ＨＰ（Ｊ
ＩＳ：５ＣＨ２４に相当）の２５Ｃｒ−３５Ｎｉ鋼等の
耐熱鋼が広く用いられている。これらの耐熱鋼は、特に
優れた耐熱性を有するという特長がある。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述の反応管類は遠心鋳造によって製造され
るが、耐熱鋼はクリープ破断強度が低いため、通常厚肉
構造とせざるを得ない。しかし、そうすると温度変化時
の熱応力が増大して、上述の反応管の使用開始・停止時
の熱疲労損傷が大きくなる。このため、上述の反応管は
操業温度を高くすれば収率が向上するにも拘らず、温度
を収率改善のできる程度まで上昇させることができなか
った。また厚肉構造は熱効率の改善、すなわち操業温度
の上昇に係る燃料消費量の節減という経済性の点でも好
ましくない。

そこで、上述の欠点をある程度解消できる鋼として、０
．３Ｃ−２４Ｃｒ−２４Ｎｉ−１，５Ｎｂ−残部Ｆｅと
いう組成や０．４Ｃ−２５Ｃｒ−３５Ｎｉ−１，５Ｎｂ
−残部Ｆｅという組成を有する耐熱鋼が開発された。こ
れらの耐熱鋼は、高温下での高いクリープ強度という要
求をある程度溝たして薄肉構造にできる。

しかし、操業時の高温化、燃料消費量の節減という要求
は、近年さらに高くなっている。このため、前述のニオ
ブを含む耐熱鋼に、さらにチタン、アルミニウム、窒素
、ホウ素の元素を１種類または数種類含有させてクリー
プ破断強度の強化を図った耐熱鋼も提案されている。と
ころが、操業が高温下で行われるようになると、反応管
等の鋳造品の表面にはスケールを生じさせる酸化が促進
される。そして、この酸化スケールは、剥離すると鋳造
品が損失し、さらにその剥離した箇所に酸化スケールが
形成されるという悪循環を招くが、上述の耐熱鋼は、い
ずれもこの酸化に対する耐性は十分とはいえなかった。

またニッケルは、耐熱元素であるだけでなく、鋼に靭性
を与える効果も有するが、反面、高価であるという難点
がある。このため、鋼について同程度のクリープ破断強
度を達成できるならば、ニッケルの含有量は少ないほう
が低コストで鋳造できる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高温化で高
いクリープ破断強度を達成しながらかつ耐酸化性に優れ
たＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼、および高温強度と経済性の両方
を兼ね備えたＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼を提供することを目的
とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、まず高温での高い
クリープ破断強度と耐酸化性を有する耐熱鋼として、炭
素を０．　２〜０．６重量％、ケイ素を２．０重量％以
下、マンガンを２．０重量％以下、クロムを２０〜３５
重量％、ニッケルを１５〜５０重量％、ジルコニウムを
０．０５〜０゜５０重量％、チタンを０．０５〜０．３
０重量％、ニオブを０．　２〜２．０重量％およびモリ
ブデンを０．　５〜１０．０重量％含み、かつ残部に鉄
を含むＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼を提供する。

また本発明は、この目的達成のため、上述の組成にさら
に０．５〜１０．０重量％のタングステン、０．０５〜
１．００重量％のバナジウム、０゜０３〜０．２０重量
％の窒素、０．０００５〜０゜１０００重量％のアルミ
ニウムおよびｏ、ｏｏ。

５〜０．１０００重量％のホウ素からなる群より選ばれ
る少なくとも１種以上を含有するＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼も
提供する。

この他、本発明は、高温下での高いクリープ破断強度と
低コストという経済性を達成するＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼と
して炭素を０．　２〜０．６重量％、ケイ素を２．０重
量％以下、マンガンを５〜２０重量％、クロムを２０〜
３５重量％、ニッケルを５〜１５重量％、バナジウムを
０．　１〜２．０重量％および窒素を０．０３〜０．３
０重量％含んでマンガンとニッケルの合計が１５〜３５
重量％であり、かつ残部に鉄を含むＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼
を提供する。

また本発明は、同じ目的達成のため、上述の組成にさら
に０．０５〜０．５０重量％のジルコニウム、０．０５
〜０．３０重量％のチタン、０゜２〜２．０重量％のニ
オブ、０．５〜１０．０重量％のモリブデン、０．５〜
１０．０重量％のタングステン、０．０００５〜０．１
０００重量％のアルミニウムおよび０．０００５〜０．
１０００重量％のホウ素からなる群より選ばれる少なく
とも１種以上を含有するＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼を提供する
。

（作用） 第一、第二の発明に係るＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼は、いずれ
も鉄に炭素の他、ニッケル、クロムおよびマンガンが固
溶するため、常温でもオーステナイト組織となり、耐熱
性元素であるニッケル、ケイ素、クロム、マンガンのた
め良好な耐熱性を発揮する。そして、第一の発明に係る
耐熱鋼においては、ジルコニウム、チタン、ニオブおよ
びモリブデンが炭化物を形成してマトリックスに微細均
一に析出し、耐熱鋼の高温下でのクリープ破断強度を高
める。またモリブデンは析出しきれなかった分がマトリ
ックスに固溶し、ジルコニウムは粒界の強度を強化し延
性を向上させることによって、それぞれ耐熱鋼のクリー
プ強度増進に寄与する。

さらに、ジルコニウムは、酸化スケールの剥離を防止す
る効能を有することが分った。したがって、酸化スケー
ルの剥離による鋼材の損失も抑えられる。

この他、上述の元素の外、タングステン、バナジウム、
窒素、アルミニウムおよびホウ素を有する第二の発明に
係る耐熱鋼は、タングステンとバナジウムが上述のジル
コニウム、チタン、ニオブおよびモリブデンとともに炭
化物を形成してマトリックスに微細均一に析出する。こ
のため、前述と同様の作用によって高温下での耐熱鋼の
クリプ破断強度が高まる。また、窒素は、上述の金属の
炭化物において一部炭素と置換し、炭化物を同じく微細
な炭窒化物とすることによって一部クリープ破断強度を
高める。

さらに、タングステンと窒素は析出しきれなかった分が
マトリックスに固溶し、ホウ素は粒界の強度を強化し延
性を向上させることによって、それぞれ耐熱鋼のクリー
プ強度増進に寄与する。またホウ素は前述のジルコニウ
ムと同様に、粒界の強度を強化し延性を向上させるが、
アルミニウムは、窒素などのガス成分と粒界で化合物を
生成し、粒界でガス成分を固定（脱ガス）することによ
って、ガスに起因するもろさを抑え、ホウ素とジルコニ
ウムの粒界強度作用を助ける。

また第三の発明は、高価なニッケルを５〜１５重量％以
下しか含まず、他に炭素、ケイ素、マンガン、クロム、
バナジウムおよび窒素を含む耐熱鋼を提供する。この耐
熱鋼においては、マンガンがニッケルの機能を一部代替
してオーステナイト組織を形成し、さらにニッケルの減
少によって生ずる可能性のある金属炭化物の粗大な凝縮
は、バナジウムと窒素によって抑制する。よって、この
耐熱鋼によれば、高温強度と低コストの２つを同時に達
成できる。

さらに、第四の発明は、上述の高温強度と低コストとい
う共通の目的を達成する耐熱鋼として、上述の成分の外
に、ジルコニウム、チタン、ニオブ、モリブデン、タン
グステン、アルミニウムおよびホウ素の少なくとも１種
を含む耐熱鋼を提供する。これらの元素は、いずれもク
リープ強度の強化に寄与することによって、低コストな
がら高温強度の高い耐熱鋼を実現する。

以下に本発明の各耐熱鋼の性質と構成元素の関係を詳し
く説明する。

本発明の各Ｃｒ−Ｎｉ系耐熱鋼は、オーステナイト組織
であるが、高温強度と耐酸化性を実現する第一と第二の
発明に係る耐熱鋼の場合、まず第一の発明に係る耐熱鋼
は、少なくとも炭素を０゜２〜０．　６重量％、ケイ素
を２，０重量％以下、マンガンを２．　０重量％以下、
クロムを２０〜３５重量％、ニッケルを１５〜５０重量
％、ジルコニウムを０．０５〜０．５０重量％、チタン
を０１０５〜０．３０重量％、ニオブを０．２〜２．０
重量％およびモリブデンを０．５〜１０．０重量％含む
。また第二の発明に係る耐熱鋼は、さらに０．５〜１０
．０重量％のタングステン、０．０５〜１．００重量％
のバナジウム、０．０３〜０゜２０重量％の窒素、０．
０００５〜０．１０００重量％のアルミニウムおよび０
．０００５〜０゜１０００重量％のホウ素からなる群よ
り選ばれる少なくとも１種以上を含有することができる
。そこで、以下に上述の元素を含ませる理由と数値範囲
の意義を説明する。なお、以下においては、％はすべて
重量％を示す。

炭素は、クロムおよびニッケルとともにオーステナイト
組織を安定させる成分である。そして、他の金属元素と
ともに炭化物を形成してマトリックスに微細析出し、高
温下でのクリープ破断強度を高める。また鋳造時には渦
流性を良好にする作用もある。この作用を発揮させるた
めには０．　２％以上必要である。しかし、０．６％を
越えるとこの効果は飽和し、靭性の低下も起こるため、
含有量は０．２〜０．６％にする。

ケイ素は、酸化鉄ＦｅＯから還元して鉄を得る場合、そ
の中に残存する酸素を除いたり、渦流性の改善や浸炭の
防止（靭性を低下させる）の防止のために添加するが、
過剰に添加すると溶接性を悪化させたり、高温での使用
時に有害なσ相（ＦｅＣｒを主体とした脆い非磁性の金
属間化合物の固溶体）を生じさせやすくするため、２．
　０％以下にとどめる。

マンガンは、溶製時の脱酸剤として、および製鋼時に用
いられる調合剤に含有されるイオウを固定して、それぞ
れのガス成分によるもろさの悪影響を除去するために用
いられるが、過剰に加えると耐酸化性（酸化は仕上面を
荒らす）が悪化する。

そこで、添加量は２．０％以下にとどめる。

クロムは、炭化物を析出して高温強度を増すとともに、
耐浸炭性と高温における耐酸化性を高めるために必要で
あるが、１００００Ｃを超える温度で使用される部材に
ついては、２０％以上ないとその作用は発揮されない。

しかし大量に加えると、高温長時間の使用下においては
σ相を生成して強度や靭性の低下を来すため、その添加
量は２０〜３５％にする。

ニッケルはオーステナイト組織を安定させる成分である
とともに、耐酸化性、耐浸炭性を高め、さらに結晶粒の
成長を防いで高温強度を増す性質がある。この効果は１
５％以上の場合に顕著に発揮されるが、大量に加えると
その効果は飽和し、経済性の点からも好ましくないので
、■５〜５０％にする。

以下は、本発明の特徴となるニオブ、ジルコニウム、チ
タンおよびモリブデンについて説明する。

まずニオブは、微細な炭化物を形成し、マトリックス中
に均一に分散・析出して、耐熱鋼のクリプ強度を高める
。また耐浸炭性の向上にも寄与する。このような効果を
発揮させるためには、０゜２％以上必要であるが、多量
に添加すると溶接性が悪化し、かつ靭性も低下する。よ
って、その添加量は０．２〜２．０％にする。

チタンは、微細な炭化物をマトリックス中に均−に分散
・析出して、耐熱鋼のクリープ強度を高める。この効果
を発揮させるためには、チタンは０．０５％以上を必要
とするが、多量に添加すると酸化物系や硫化物系の非金
属介在物を増加させて強度を低下させる。よって、その
添加量は０゜０５〜０．３０％にする。

ジルコニウムは、粒界を強化、延性を向上し、また微細
な炭化物をマトリックス中に均一に分散・析出して、耐
熱鋼のクリープ強度を高めるとともに、酸化スケールの
剥離を防止して、剥離−鋼材滅失一酸化の悪循環を断ち
切る。この効果を発揮させるためには、ジルコニウムは
０．０５％以上を必要とするが、多量に添加すると酸化
物系や硫化物系の非金属介在物を増加させる一方で、ニ
オブやチタンの微細炭化物の析出材を減少させるため、
靭性やクリープ破断強度の低下を招（。よって、その添
加量は０．０５〜０．５０％にする。

モリブデンは、上記３つの元素とともに微細な炭化物を
マトリックス中に均一に分散・析出するとともに、析出
できなかった残部もマトリックスに固溶して高温強度を
向上させる。この効果を発揮させるためには、モリブデ
ンは少くとも０．　５％以上必要であるが、多量に添加
するとδ−フェライトを生成させて強度を低下させる。

よって、添加量は０．５〜１０．０％とする。

ところで、第二の発明は、上述の組成に加えて、さらに
タングステン、バナジウム、ホウ素、窒素およびアルミ
ニウムを含むことのできるＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼を提供す
るが、以下ではこれらの追加的に含まれる元素の添加理
由とその添加量の意義を説明する。

まずタングステンは、モリブデンと同様に、微細な炭化
物をマトリックス中に均一に分散・析出させ、かつ残部
もマトリックスに固溶して高温強度を向上させる。この
ためには、タングステンは少なくとも０．５％以上必要
であるが、多量に添加するとδ−フェライトを生成させ
て靭性を低下させる。よって、タングステンの添加量は
０．　５〜１０．０％とする。

バナジウムも、微細な炭化物をマトリックス中に均一に
分散・析出させ、高温強度を向上させる元素である。こ
のためには、バナジウムは少なくとも０．０５％以上必
要であるが、多量に添加するとδ−フェライトを生成さ
せて靭性を低下させる。よって、添加量は０．０５〜１
．００％とする。

ホウ素は前述のジルコニウムと同様に、粒界を強化し延
性を向上してクリープ強度を高める。この効果を発揮さ
せるためには０．０００５％以上必要であるが、０．１
０００％を超えるとその効果は飽和する。そこで、添加
量は０．０００５〜ｏ、１ｏｏｏ％とする。

窒素は上述の金属元素の炭化物において炭素を一部置換
して炭窒化物を形成し、高温強度の改善に寄与する。ま
た窒素はオーステナイト化促進元素であり、δ−フェラ
イトの生成を防止する役割も果たす。この効果は０．０
３％以上含有させることによって得られるが、多量に含
有させると靭性の著しい低下がみられる。したがって含
有量は０．０３〜０．２０％とする。

アルミニウムは粒界ガス成分を固定して、上述のホウ素
やジルコニウムによる粒界強化作用を有効に発揮させる
。このためには０．０００５％以上の含有が必要である
が、多量になると粒界偏析による強度の低下が生しる。

したがって、アルミニウム含有量は０．０００５〜０．
１０００％にする。

また第三および第四の発明はクリープ強度とＮｉ含有量
を減らすことによる低コストを同時に達成する耐熱鋼を
提供する。すなわち第三の発明に係る耐熱鋼は、少なく
とも炭素を０．　２〜０゜６重量％、ケイ素を２．０重
量％以下、マンガンを５〜２０重量％、クロムを２０〜
３５重量％、ニッケルを５〜１５重量％、バナジウムを
０．　１〜２．０重量％および窒素を０．０３〜０．３
０重量％含む。また第四の発明に係る耐熱鋼は、さらに
０．０５〜０．５０重量％のジルコニウム、０．０５〜
０．３０重量％のチタン、０．２〜２゜０重量％のニオ
ブ、０．５〜１０．０重量％のモリブデン０．０００５
〜０．１０００重量％のアルミニウムおよび０．０００
５〜０．１０００重量％のホウ素からなる群より選ばれ
る少なくとも１種以上を含有することができる。そこで
、以下に上述の元素を含ませる理由と数値範囲の意義に
ついて、先の記述と重複しない点を説明する。

ニッケルは、上述のようにオーステナイト組織を安定さ
せる成分であるとともに、耐酸化性、耐浸炭性を高め、
さらに結晶粒の成長を防いで高温強度を増す性質がある
。そしてこの効果は、以下に述べるバナジウムと窒素が
所定量ある場合は１５％以下でも発揮させることができ
る。ニッケルは非常に効果で製造コストを押し上げる原
因となるので、この耐熱鋼においては、ニッケルの含有
量は５〜１５％にとどめた。

マンガンは、第三、第四の発明においてはニッケルが果
しているオーステナイト組織の安定化機能を代替するた
め５％以上必要である。しかし２０％を超えると高温使
用時に析出炭化物の凝集が粗大化して強度が低下する。

したがって含有量は５〜２０％にする。

ところで、ニッケルとマンガンは、それぞれの含有量の
限定に加えて、オーステナイト組織安定化の観点から合
計の含有量を１５％以上とする。

ただし、この含有量があまり高くなると、ニッケルによ
る高温強度・耐酸化性・耐浸炭性の改善効果が飽和する
だけでなく、経済性の向上という主旨にも反する。そこ
で合計含有量は１５〜３５％にする。

バナジウムは、上述のように微細な炭化物をマトリック
ス中に均一に分散・析出させ、高温強度を向上させる元
素であるが、Ｍ（主にＦｅ）　２３Ｃ６型の金属炭化物
が凝集して粗大化するのを抑制するため、ニッケルの減
少分を補ってクリープ強度を強化する。このためには０
．１％以上添加する必要があるが、あまり多すぎるとδ
−フェライトを生成させて靭性を低下させる。よって、
添加量は０．１〜２．０％とする。

窒素は、前に述べた通り、金属元素の炭化物において炭
素を一部置換して炭窒化物を形成するが、この際バナジ
ウムと同様にＭ２３Ｃ６型の金属炭化物が凝集して粗大
化するのを抑制する。したがって、この窒素もニッケル
の減少分を補って、高温強度の改善に寄与する。この効
果は０．０３％以上含有させることによって得られるが
、多量に含有させると靭性の著しい低下がみられる。し
たがって含有量は０．０３〜０．３０％とする。

（実施例） まず、以下に第一、第二の発明に係る高温強度と耐酸化
性の両方を兼ね備える耐熱鋼について、そのクリープ強
度と耐酸化性を試験した結果を示す。

まず第１表に試料とした耐熱鋼の組成を示す。

ｃ以下余白〕 ここては第一、第二の発明の実施例に係る耐熱鋼を１９
種用いた。また実施例に係る耐熱鋼と比較対照するため
、比較例１と２には本発明の特徴となるニオブ、ジルコ
ニウム、チタンおよびモリブデン、ならびにタングステ
ン、バナジウム、窒素、アルミニウムおよびホウ素を何
ら含まない耐熱鋼を採用しく比較例１はＨＫ４０、比較
例２はＨＰに相当）、比較例３には、ＨＰにさらにニオ
ブを含む耐熱鋼、また比較例４ないし７には、それぞれ
ジルコニウム、チタン、ニオブおよびモリブデンが本発
明の数量範囲から外れて含有される耐熱鋼をそれぞれ用
いた。

これらの耐熱鋼は通常の溶製後、２００ｍｍＸ３０Ｑｍ
ｍｘ２０ｍｍの板材に鋳造し、各板材からＪＩＳ　Ｚ−
２２７２に準拠して平行部直径６皿φ、標点間距離３０
ｍｍの試験片を採取した。

そして各試験片について、温度１０５０°Ｃ下て３ｋｇ
ｆ／＋ｎｍ＋２の応力および温度９００°Ｃ下で７ｋｇ
１／ｍｍ２の応力の２つの条件下でクリープ破断試験を
行い、破断時間と破断伸びを計測した。

一方、耐酸化性試験においては、上述の板材から１０ｍ
ｍＸ　２０ｍｍＸ　２ｍｍの試験板を切り出し、この試
験板を１１００°Ｃの温度下で１時間保持した後大気中
に放置・冷却する操作を３０回行った。

その後はこの試験板の重量を計測し、酸化スケルの剥離
による単位面積当りの重量の減少量（酸化減量）を求め
た。結果を第２表に示す。

〔以下余白〕

第２表から分るように、第一、第二の発明の実施例に係
る耐熱鋼は、両条件下において、いずれも比較例に係る
耐熱鋼に比べ、破断伸びはほぼ同程度だが、破断時間は
いずれも格段に長い（２〜９倍）。そして、本実施例に
係る耐熱鋼のうち、Ｚｒ、Ｔｉ、ＮｂおよびＭＯに加え
てざらにＷ１■、Ｎ、ＡＩおよびＢのいずれか１種を含
むもの（実施例５〜１４）は、これらを何も含まないも
の（実施例１〜４）に比べ、クリープ破断時間が長い。

Ｗ１■、Ｎ５ＡｌおよびＢの５元素の高温強度強化の効
果は、２種類を含むもの（実施例１５〜１７）および５
種類すべてを含むもの（実施例１８〜１９）の順で高く
なっている。

また耐酸化性についても、第一、第二の発明の実施例に
係る耐熱鋼は、両条件下において、特にジルコニウムを
含まない比較例（比較例１〜４）に比べ、酸化減量が少
くなっている。この傾向は、９００°Ｃ・７ｋｇ１／ｍ
ｍ２の条件下において顕著である。

次に第三、第四の発明に係る高温強度と低コストを実現
する耐熱鋼について、第２表で説明したものと同一の手
順で試験片を採取し、同一の条件でクリープ破断試験を
行った。試料の組成を第３表に、またクリープ破断試験
結果を第４表に示す。

〔以下余白〕

比較例１〜３は第１表および第２表と同一のものである
。本実施例に係る試料は、１０５０°Ｃ’　３　ｋｇｌ
　／ｍｍ２および９００°Ｃ・７　ｋｇｆ　／ｍｍ２と
いう両条件下において、いずれも比較例に比べ２〜７倍
という長い破断時間を示した。また第三の発明の特徴と
なるＶ、ｌ！：Ｎに加え、Ｚｒ、Ｔｉ。

Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ａ　１およびＢのいずれか１種を含む
もの（実施例２１〜２７）、２種以上を含むもの（実施
例２８〜３１）および６種すべてを含むもの（実施例３
２）は（第四の発明に相当）、この順でＺ　ｒ、Ｔ　ｉ
、ＮｂＳＭｏ、Ｗ、Ａ　ＩおよびＢのいずれをも含まな
いもの（実施例２０）に比べ、クリープ破断時間が長く
なっている。

さらに本実施例の耐熱鋼は、Ｎｉの含有量が工１％以下
と少ないため、比較例の耐熱鋼に比べ大幅な製造コスト
の削減を図ることができた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、第一の発明に係るＣｒ−Ｎｉ系耐
熱鋼は、ジルコニウム、チタン、ニオブおよびモリブデ
ンが炭化物を形成してマトリックスに微細均一に析出し
、耐熱鋼の高温下でのクリープ破断強度を高める。また
モリブデンは析出しきれなかった分がマトリックスに固
溶し、ジルコニウムは粒界の強度を強化し延性を向上さ
せることによって、それぞれ耐熱鋼のクリープ強度増進
に寄与する。

さらに、ジルコニウムは、酸化スケールの剥離を防止す
る効能を有することが分った。したがって、酸化スケー
ルの剥離による鋼材の損失も抑えられる。

この他、上述の元素の外、タングステン、バナジウム、
窒素、アルミニウムおよびホウ素を有する第二の発明に
係る耐熱鋼は、タングステンとバナジウムが上述のジル
コニウム、チタン、ニオブおよびモリブデンとともに炭
化物または炭窒化物を形成して微細均一に析出し、高温
強度を高める。

また第三の発明は、高価なニッケルを５〜１５重量％し
か含まず、他に炭素、ケイ素、マンガン、クロム、バナ
ジウムおよび窒素を含む耐熱鋼を提供する。この耐熱鋼
においては、マンガンがニッケルの機能を一部代替して
オーステナイト組織を形成し、さらにニッケルの減少に
よって生ずる可能性のある金属炭化物の粗大な凝縮は、
バナジウムと窒素によって抑制する。よって、この耐熱
鋼によれば、高温強度と低コストの２つを同時に達成で
きる。

さらに、第四の発明は、上述の高温強度と低コストとい
う共通の目的を達成する耐熱鋼として、上述の成分の外
に、ジルコニウム、チタン、ニオブ、モリブデン、タン
グステン、アルミニウムおよびホウ素の少なくとも１種
を含む耐熱鋼を提供する。これらの元素は、いずれもク
リープ強度の強化に寄与することによって、低コストな
がら高温強度の高い耐熱鋼を実現する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭素を０．２〜０．６重量％、ケイ素を２．０重量
   ％以下、マンガンを２．０重量％以下、クロムを２０〜
   ３５重量％、ニッケルを１５〜５０重量％、ジルコニウ
   ムを０．０５〜０．５０重量％、チタンを０．０５〜０
   ．３０重量％、ニオブを０．２〜２．０重量％およびモ
   リブデンを０．５〜１０．０重量％含み、かつ残部に鉄
   を含むＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼。 ２、炭素を０．２〜０．６重量％、ケイ素を２．０重量
   ％以下、マンガンを２．０重量％以下、クロムを２０〜
   ３５重量％、ニッケルを１５〜５０重量％、ジルコニウ
   ムを０．０５〜０．５０重量％、チタンを０．０５〜０
   ．３０重量％、ニオブを０．２〜２．０重量％およびモ
   リブデンを０．５〜１０．０重量％、ならびに０．５〜
   １０．０重量％のタングステン、０．０５〜１．００重
   量％のバナジウム、０．０３〜０．２０重量％の窒素、
   ０．０００５〜０．１０００重量％のアルミニウムおよ
   び０．０００５〜０．１０００重量％のホウ素からなる
   群より選ばれる少なくとも１種以上を含有し、かつ残部
   に鉄を含むＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼。 ３、炭素を０．２〜０．６重量％、ケイ素を２．０重量
   ％以下、マンガンを５〜２０重量％、クロムを２０〜３
   ５重量％、ニッケルを５〜１５重量％、バナジウムを０
   ．１〜２．０重量％および窒素を０．０３〜０．３０重
   量％含んでマンガンとニッケルの合計が１５〜３５重量
   ％であり、かつ残部に鉄を含むＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼。 ４、炭素を０．２〜０．６重量％、ケイ素を２．０重量
   ％以下、マンガンを５〜２０重量％、クロムを２０〜３
   ５重量％、ニッケルを５〜１５重量％、バナジウムを０
   ．１〜２．０重量％および窒素を０．０３〜０．３０重
   量％を含んでマンガンとニッケルの合計が１５〜３５重
   量％であり、ならびに０．０５〜０．５０重量％のジル
   コニウム、０．０５〜０．３０重量％のチタン、０．２
   〜２．０重量％のニオブ、０．５〜１０．０重量％のモ
   リブデン、０．５〜１０．０重量％のタングステン、０
   ．０００５〜０．１０００重量％のアルミニウムおよび
   ０．０００５〜０．１０００重量％のホウ素からなる群
   より選ばれる少なくとも１種以上を含有し、かつ残部に
   鉄を含むＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼。