JP3508667B2 - 高温強度に優れた高Ｃｒフェライト系耐熱鋼およびその製造方法 - Google Patents
高温強度に優れた高Ｃｒフェライト系耐熱鋼およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【０００２】本発明は、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼およ
びその製造方法に関する。本発明の耐熱鋼は、高温長時
間クリープ強度に優れており、ボイラ、原子力発電設備
および化学工業設備などの高温、高圧環境下で使用され
る熱交換用鋼管、圧力容器用鋼板、タービン用材料等に
適している。
びその製造方法に関する。本発明の耐熱鋼は、高温長時
間クリープ強度に優れており、ボイラ、原子力発電設備
および化学工業設備などの高温、高圧環境下で使用され
る熱交換用鋼管、圧力容器用鋼板、タービン用材料等に
適している。
【０００３】ボイラ、原子力発電設備および化学工業設
備等の高温、高圧環境で使用される耐熱鋼には、一般に
高温における強度、耐食性、耐酸化性および靱性等が要
求される。
備等の高温、高圧環境で使用される耐熱鋼には、一般に
高温における強度、耐食性、耐酸化性および靱性等が要
求される。
【０００４】これらの用途には、従来ＪＩＳのＳＵＳ３
２１Ｈ、ＳＵＳ３４７Ｈ鋼などのオーステナイト系ステ
ンレス鋼、２・１／４Ｃｒ−１Ｍｏ鋼などの低合金鋼、
さらには９〜１２Ｃｒ系の高Ｃｒフェライト鋼が用いら
れてきた。なかでも、高Ｃｒフェライト鋼は５００〜６
５０℃の温度において、強度および耐食性の点で低合金
鋼よりも優れている。また、高Ｃｒフェライト鋼は、オ
ーステナイト系ステンレス鋼に比べて安価であること、
熱伝導率が高く、かつ熱膨張率が小さいことから耐熱疲
労特性やスケール剥離が起こりにくく、さらには耐応力
腐食割れ性に優れている等の数々の利点を有している。
２１Ｈ、ＳＵＳ３４７Ｈ鋼などのオーステナイト系ステ
ンレス鋼、２・１／４Ｃｒ−１Ｍｏ鋼などの低合金鋼、
さらには９〜１２Ｃｒ系の高Ｃｒフェライト鋼が用いら
れてきた。なかでも、高Ｃｒフェライト鋼は５００〜６
５０℃の温度において、強度および耐食性の点で低合金
鋼よりも優れている。また、高Ｃｒフェライト鋼は、オ
ーステナイト系ステンレス鋼に比べて安価であること、
熱伝導率が高く、かつ熱膨張率が小さいことから耐熱疲
労特性やスケール剥離が起こりにくく、さらには耐応力
腐食割れ性に優れている等の数々の利点を有している。
【０００５】近年、火力発電において熱効率の一層の向
上を図るため、ボイラーの蒸気条件の高温高圧化が進め
られている。すなわち、超臨界圧条件である５３８℃、
２４６気圧から、将来は６２５℃で３００気圧というよ
うな超々臨界圧条件での操業が計画されている。このよ
うな蒸気条件の変化に伴い、ボイラ用鋼管等に対する要
求性能は、ますます過酷化してきている。そのため、従
来の高Ｃｒフェライト鋼では、上記のような高温におけ
る長時間クリープ強度に対して十分に応えることができ
ない状況に至っている。
上を図るため、ボイラーの蒸気条件の高温高圧化が進め
られている。すなわち、超臨界圧条件である５３８℃、
２４６気圧から、将来は６２５℃で３００気圧というよ
うな超々臨界圧条件での操業が計画されている。このよ
うな蒸気条件の変化に伴い、ボイラ用鋼管等に対する要
求性能は、ますます過酷化してきている。そのため、従
来の高Ｃｒフェライト鋼では、上記のような高温におけ
る長時間クリープ強度に対して十分に応えることができ
ない状況に至っている。
【０００６】オーステナイト系ステンレス鋼は上記のよ
うな過酷な条件に応えることのできる性能を備えている
が高価である。そのため、オーステナイト系ステンレス
鋼に比べて安価な高Ｃｒフェライト鋼を使用すべく、そ
の特性改善の試みがなされている。
うな過酷な条件に応えることのできる性能を備えている
が高価である。そのため、オーステナイト系ステンレス
鋼に比べて安価な高Ｃｒフェライト鋼を使用すべく、そ
の特性改善の試みがなされている。
【０００７】特開平８−１５８０２２号、特開平７−２
８２４６号、特開平７−２８６２４６号、特開平８−８
５８５０号、特開平９−７１８４５号、特開平９−７１
８４６号の各公報には、超々臨界圧条件用鋼として高Ｃ
ｒフェライト系鋼にＶやＮｂにより析出強化された耐熱
鋼が開示されている。
８２４６号、特開平７−２８６２４６号、特開平８−８
５８５０号、特開平９−７１８４５号、特開平９−７１
８４６号の各公報には、超々臨界圧条件用鋼として高Ｃ
ｒフェライト系鋼にＶやＮｂにより析出強化された耐熱
鋼が開示されている。
【０００８】しかし、ＶやＮｂからなる炭窒化物は高温
での長時間使用中に粗大化し、クリープ強度が低下する
という問題があった。
での長時間使用中に粗大化し、クリープ強度が低下する
という問題があった。
【０００９】火力発電ボイラ等の蒸気条件が前記した超
々臨界圧条件下での高Ｃｒフェライト鋼の使用に対して
は、さらなるクリープ強度の向上が必要であり、そのた
めには焼戻し軟化抵抗を高め、マルテンサイト組織の回
復軟化現象をできるだけ高温長時間側まで遅らせること
が重要である。
々臨界圧条件下での高Ｃｒフェライト鋼の使用に対して
は、さらなるクリープ強度の向上が必要であり、そのた
めには焼戻し軟化抵抗を高め、マルテンサイト組織の回
復軟化現象をできるだけ高温長時間側まで遅らせること
が重要である。
【００１０】本発明の課題は、６２５℃以上の高温蒸気
下の使用に耐える高温長時間クリープ強度と常温靱性に
優れた安価な高Ｃｒフェライト系耐熱鋼およびその製造
方法を提供することにある。
下の使用に耐える高温長時間クリープ強度と常温靱性に
優れた安価な高Ｃｒフェライト系耐熱鋼およびその製造
方法を提供することにある。
【００１１】本発明者は、６２５℃以上の高温蒸気下で
長時間クリープ強度と常温靱性に優れた高Ｃｒフェライ
ト系耐熱鋼を開発するため、高温長時間クリープ特性に
及ぼす固溶強化について実験を重ねて検討した結果、以
下の知見を得るに至った。
長時間クリープ強度と常温靱性に優れた高Ｃｒフェライ
ト系耐熱鋼を開発するため、高温長時間クリープ特性に
及ぼす固溶強化について実験を重ねて検討した結果、以
下の知見を得るに至った。
【００１２】ａ）Ｖは、ＣやＮと親和力が強いため、一
般にＣｒ含有量の低い低合金鋼や炭素鋼においては炭窒
化物として析出しやすく、マトリックス中に固溶するＶ
の量は極めて低いが、Ｃｒ量が８％以上の高Ｃｒ鋼にお
いては、Ｖ炭化物の溶解度が高く、マトリックス中への
Ｖ固溶度が増加する。
般にＣｒ含有量の低い低合金鋼や炭素鋼においては炭窒
化物として析出しやすく、マトリックス中に固溶するＶ
の量は極めて低いが、Ｃｒ量が８％以上の高Ｃｒ鋼にお
いては、Ｖ炭化物の溶解度が高く、マトリックス中への
Ｖ固溶度が増加する。
【００１３】ｂ）低合金鋼や炭素鋼においては、析出し
たＶ炭窒化物がクリープ強度を上げる効果、いわゆる析
出強化の効果が強いが、高Ｃｒ鋼においては、マトリッ
クス中に固溶したＶによる固溶強化によりクリープ強度
が上昇する。
たＶ炭窒化物がクリープ強度を上げる効果、いわゆる析
出強化の効果が強いが、高Ｃｒ鋼においては、マトリッ
クス中に固溶したＶによる固溶強化によりクリープ強度
が上昇する。
【００１４】ｃ）Ｖによる固溶強化の作用は、適量のＣ
およびＮ添加により強められる。これは、高Ｃｒフェラ
イト鋼中では、Ｖ原子とＣ原子またはＮ原子がクラスタ
ー状（Ｖ原子の周りにＣ原子またはＮ原子が集まった状
態）に引き合い、そのクラスターが転位の運動を阻害す
る。その結果、マルテンサイト組織の回復軟化現象が高
温長時間側まで抑制され、クリープ強度が大幅に向上す
る。
およびＮ添加により強められる。これは、高Ｃｒフェラ
イト鋼中では、Ｖ原子とＣ原子またはＮ原子がクラスタ
ー状（Ｖ原子の周りにＣ原子またはＮ原子が集まった状
態）に引き合い、そのクラスターが転位の運動を阻害す
る。その結果、マルテンサイト組織の回復軟化現象が高
温長時間側まで抑制され、クリープ強度が大幅に向上す
る。
【００１５】ｄ）マトリックス中の固溶量Ｖｓが、０．
０１／（Ｃ＋Ｎ）(質量%)を超える場合に固溶強化と析
出強化との相乗効果によりクリープ強度がさらに向上す
る。
０１／（Ｃ＋Ｎ）(質量%)を超える場合に固溶強化と析
出強化との相乗効果によりクリープ強度がさらに向上す
る。
【００１６】本発明は、上記のような知見に基づきなさ
れたもので、その要旨は以下のとおりである。
れたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００１７】（１）質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１８
％、Ｃｒ：８〜１４％、Ｖ：０．０５〜１．８％、Ｗ：
０．０２〜５％、Ｓｉ：０．０９〜１％、Ｍｎ：０．０
５〜１．５％、Ｎｂ：０．００２〜０．２％、Ｂ：０．
０００１〜０．０１％、Ａｌ：０．００６〜０．０５％
を含むとともに、Ｔａ：０．００２〜０．２％およびＮ
ｄ：０．００１〜０．２％の１種以上を含み、さらに、
Ｍｏ：０〜２．５％、Ｎ：０〜０．１％、Ｔｉ：０〜
０．１％、Ｃｏ：０〜６％、Ｎｉ：０〜１％、Ｃｕ：０
〜２％、Ｌａ：０〜０．２％、Ｙ：０〜０．２％、Ｐ：
０．０３％以下およびＳ：０．０１５％以下を含有し、
残部はＦｅと不可避的不純物からなり、マトリックス中
のＶの固溶量Ｖs％が、下記式（１）を満足している高
温強度に優れた高Ｃｒフェライト系耐熱鋼。 Ｖs＞０．０１／（Ｃ＋Ｎ） ・・・・・・・・（１） ここで、Ｃ、Ｎは鋼中の炭素量、窒素量（質量％）を示
す。
％、Ｃｒ：８〜１４％、Ｖ：０．０５〜１．８％、Ｗ：
０．０２〜５％、Ｓｉ：０．０９〜１％、Ｍｎ：０．０
５〜１．５％、Ｎｂ：０．００２〜０．２％、Ｂ：０．
０００１〜０．０１％、Ａｌ：０．００６〜０．０５％
を含むとともに、Ｔａ：０．００２〜０．２％およびＮ
ｄ：０．００１〜０．２％の１種以上を含み、さらに、
Ｍｏ：０〜２．５％、Ｎ：０〜０．１％、Ｔｉ：０〜
０．１％、Ｃｏ：０〜６％、Ｎｉ：０〜１％、Ｃｕ：０
〜２％、Ｌａ：０〜０．２％、Ｙ：０〜０．２％、Ｐ：
０．０３％以下およびＳ：０．０１５％以下を含有し、
残部はＦｅと不可避的不純物からなり、マトリックス中
のＶの固溶量Ｖs％が、下記式（１）を満足している高
温強度に優れた高Ｃｒフェライト系耐熱鋼。 Ｖs＞０．０１／（Ｃ＋Ｎ） ・・・・・・・・（１） ここで、Ｃ、Ｎは鋼中の炭素量、窒素量（質量％）を示
す。
【００１８】（２）質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１８
％、Ｃｒ：８〜１４％、Ｖ：０．０５〜１．８％、Ｗ：
０．０２〜５％、Ｓｉ：０．０９〜１％、Ｍｎ：０．０
５〜１．５％、Ｎｂ：０．００２〜０．２％、Ｂ：０．
０００１〜０．０１％、Ａｌ：０．００６〜０．０５％
を含むとともに、Ｔａ：０．００２〜０．２％およびＮ
ｄ：０．００１〜０．２％の１種以上を含み、さらに、
Ｍｏ：０〜２．５％、Ｎ：０〜０．１％、Ｔｉ：０〜
０．１％、Ｃｏ：０〜６％、Ｎｉ：０〜１％、Ｃｕ：０
〜２％、Ｌａ：０〜０．２％、Ｙ：０〜０．２％、Ｐ：
０．０３％以下およびＳ：０．０１５％以下を含有し、
残部はＦｅと不可避的不純物からなる鋼を熱間加工した
後、下記式（ａ）で求まる温度Ｔ1〜１２５０℃の温度
範囲に加熱して焼きならし処理を施し、２００℃／ｈ以
上の速さで冷却し、次いで下記式（ｂ）および（ｃ）で
求まる加熱温度Ｔ2〜Ｔ3℃で焼戻し処理を施す高温強度
に優れた高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の製造方法。
％、Ｃｒ：８〜１４％、Ｖ：０．０５〜１．８％、Ｗ：
０．０２〜５％、Ｓｉ：０．０９〜１％、Ｍｎ：０．０
５〜１．５％、Ｎｂ：０．００２〜０．２％、Ｂ：０．
０００１〜０．０１％、Ａｌ：０．００６〜０．０５％
を含むとともに、Ｔａ：０．００２〜０．２％およびＮ
ｄ：０．００１〜０．２％の１種以上を含み、さらに、
Ｍｏ：０〜２．５％、Ｎ：０〜０．１％、Ｔｉ：０〜
０．１％、Ｃｏ：０〜６％、Ｎｉ：０〜１％、Ｃｕ：０
〜２％、Ｌａ：０〜０．２％、Ｙ：０〜０．２％、Ｐ：
０．０３％以下およびＳ：０．０１５％以下を含有し、
残部はＦｅと不可避的不純物からなる鋼を熱間加工した
後、下記式（ａ）で求まる温度Ｔ1〜１２５０℃の温度
範囲に加熱して焼きならし処理を施し、２００℃／ｈ以
上の速さで冷却し、次いで下記式（ｂ）および（ｃ）で
求まる加熱温度Ｔ2〜Ｔ3℃で焼戻し処理を施す高温強度
に優れた高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の製造方法。
【００１９】（３）質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１８
％、Ｃｒ：８〜１４％、Ｖ：０．０５〜１．８％、Ｗ：
０．０２〜５％、Ｓｉ：０．０９〜１％、Ｍｎ：０．０
５〜１．５％、Ｎｂ：０．００２〜０．２％、Ｂ：０．
０００１〜０．０１％、Ａｌ：０．００６〜０．０５％
を含むとともに、Ｔａ：０．００２〜０．２％およびＮ
ｄ：０．００１〜０．２％の１種以上を含み、さらに、
Ｍｏ：０〜２．５％、Ｎ：０〜０．１％、Ｔｉ：０〜
０．１％、Ｃｏ：０〜６％、Ｎｉ：０〜１％、Ｃｕ：０
〜２％、Ｌａ：０〜０．２％、Ｙ：０〜０．２％、Ｐ：
０．０３％以下およびＳ：０．０１５％以下を含有し、
残部はＦｅと不可避的不純物からなる鋼を、下記式
（ａ）で求まる温度T1〜１３００℃に加熱後、圧下率５
０％以上で熱間加工し、熱間加工終了後２００℃／ｈ以
上の速さで冷却し、次いで下記式（ｂ）および（ｃ）で
求まる加熱温度Ｔ2〜Ｔ3℃で焼戻処理を施す高温強度に
優れた高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の製造方法。
％、Ｃｒ：８〜１４％、Ｖ：０．０５〜１．８％、Ｗ：
０．０２〜５％、Ｓｉ：０．０９〜１％、Ｍｎ：０．０
５〜１．５％、Ｎｂ：０．００２〜０．２％、Ｂ：０．
０００１〜０．０１％、Ａｌ：０．００６〜０．０５％
を含むとともに、Ｔａ：０．００２〜０．２％およびＮ
ｄ：０．００１〜０．２％の１種以上を含み、さらに、
Ｍｏ：０〜２．５％、Ｎ：０〜０．１％、Ｔｉ：０〜
０．１％、Ｃｏ：０〜６％、Ｎｉ：０〜１％、Ｃｕ：０
〜２％、Ｌａ：０〜０．２％、Ｙ：０〜０．２％、Ｐ：
０．０３％以下およびＳ：０．０１５％以下を含有し、
残部はＦｅと不可避的不純物からなる鋼を、下記式
（ａ）で求まる温度T1〜１３００℃に加熱後、圧下率５
０％以上で熱間加工し、熱間加工終了後２００℃／ｈ以
上の速さで冷却し、次いで下記式（ｂ）および（ｃ）で
求まる加熱温度Ｔ2〜Ｔ3℃で焼戻処理を施す高温強度に
優れた高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の製造方法。
【００２０】
T1=100×C+125×V-5×Cr+1030 ・・・・・( ａ )
T2=67×V-100×V×C+736 ・・・・・・( ｂ )
T3=67×V-100×V×C+800 ・・・・・・( ｃ )
ここで、Ｃ、Ｖ、Ｃｒは、それぞれ鋼中のＣ、Ｖ、Ｃｒ
量（質量％）を示す。
量（質量％）を示す。
【００２１】以下、本発明の耐熱鋼の化学組成を限定し
た理由について説明する。以下、化学組成の％表示はす
べて質量％を示す。
た理由について説明する。以下、化学組成の％表示はす
べて質量％を示す。
【００２２】Ｃ：０．０１〜０．１８％
Ｃは、Ｖ原子と引き合い、クラスターを形成する。さら
に、ＶＣとして析出する場合もある。これらのクラスタ
ーや炭化物は、クリープ強度の向上に寄与するととも
に、Ｃ自身がオーステナイト安定化元素として組織を安
定化する。しかしながら０．０１％未満では上記の効果
が得られない上に、δフェライト量が多くなり十分なク
リープ強度が得られない。一方、０．１８％を超えて多
量に含有させると、使用時の初期から炭化物の凝集粗大
化が起こるので、逆に長時間クリープ強度の低下を招
き、加工性や溶接性を劣化させるので、上限は０．１８
％とした。
に、ＶＣとして析出する場合もある。これらのクラスタ
ーや炭化物は、クリープ強度の向上に寄与するととも
に、Ｃ自身がオーステナイト安定化元素として組織を安
定化する。しかしながら０．０１％未満では上記の効果
が得られない上に、δフェライト量が多くなり十分なク
リープ強度が得られない。一方、０．１８％を超えて多
量に含有させると、使用時の初期から炭化物の凝集粗大
化が起こるので、逆に長時間クリープ強度の低下を招
き、加工性や溶接性を劣化させるので、上限は０．１８
％とした。
【００２３】Ｃｒ：８〜１４％
Ｃｒは、本発明鋼の高温における耐食性や耐酸化性、特
に耐水蒸気酸化特性を確保するために不可欠な元素であ
る。さらには、炭化物を形成してクリープ強度を向上さ
せる。その他、Ｃｒ主体の緻密な酸化皮膜を形成して耐
食性および耐酸化性を向上させる作用があり、それらの
効果を得るためには８％以上とする必要がある。しかし
多量に含有させるとδフェライトの生成を促進して靱性
の劣化をもたらすため、上限を１４％とした。
に耐水蒸気酸化特性を確保するために不可欠な元素であ
る。さらには、炭化物を形成してクリープ強度を向上さ
せる。その他、Ｃｒ主体の緻密な酸化皮膜を形成して耐
食性および耐酸化性を向上させる作用があり、それらの
効果を得るためには８％以上とする必要がある。しかし
多量に含有させるとδフェライトの生成を促進して靱性
の劣化をもたらすため、上限を１４％とした。
【００２４】Ｖ：０．０５〜１．８％
Ｖは、マトリックスに固溶している場合でも、Ｖの周り
にＣ原子が集まったクラスターを形成してクリープ強度
の向上に寄与する。さらに、ＣやＮと結合して微細な炭
窒化物を形成し、析出強化によるクリープ強度の向上を
もたらす。その効果を発揮させるためには０．０５％以
上とする必要がある。さらに、１．８％を超えて含有さ
せてもその効果は飽和し、かえって靱性を劣化させるの
で、０．０５〜１．８％とした。ただし、溶接性を重視
する場合、上限は１％が望ましい。さらに、望ましくは
０．５％である。
にＣ原子が集まったクラスターを形成してクリープ強度
の向上に寄与する。さらに、ＣやＮと結合して微細な炭
窒化物を形成し、析出強化によるクリープ強度の向上を
もたらす。その効果を発揮させるためには０．０５％以
上とする必要がある。さらに、１．８％を超えて含有さ
せてもその効果は飽和し、かえって靱性を劣化させるの
で、０．０５〜１．８％とした。ただし、溶接性を重視
する場合、上限は１％が望ましい。さらに、望ましくは
０．５％である。
【００２５】Ｖ固溶量（Ｖｓ％）：［０．０１／（Ｃ＋
Ｎ）］％以上 Ｖのマトリックス中への固溶量は、電解抽出により採取
された残渣中のＶ量（析出したＶ量）を測定し、全Ｖ量
と析出Ｖ量との差から算出する。こうして得られたＶの
固溶量が、［０．０１／（Ｃ＋Ｎ）］％を超える場合に
は、クリープ強度が著しく増加するが、［０．０１／
（Ｃ＋Ｎ）］％以下である場合にはクリープ強度に寄与
しない。したがって、Ｖの固溶量Ｖｓ％は、Ｖｓ＞０．
０１／（Ｃ＋Ｎ）とした。
Ｎ）］％以上 Ｖのマトリックス中への固溶量は、電解抽出により採取
された残渣中のＶ量（析出したＶ量）を測定し、全Ｖ量
と析出Ｖ量との差から算出する。こうして得られたＶの
固溶量が、［０．０１／（Ｃ＋Ｎ）］％を超える場合に
は、クリープ強度が著しく増加するが、［０．０１／
（Ｃ＋Ｎ）］％以下である場合にはクリープ強度に寄与
しない。したがって、Ｖの固溶量Ｖｓ％は、Ｖｓ＞０．
０１／（Ｃ＋Ｎ）とした。
【００２６】Ｗ：０．０２〜５％
Ｗは、高温での長時間使用中に、マルテンサイトのラス
界面にラーベス相等の金属間化合物として析出し、マル
テンサイトのラスの回復を抑制してクリープ強度の向上
に寄与する。さらに、Ｃｒ炭化物中に一部固溶して、炭
化物の凝集、粗大化を抑制して強度の維持に寄与する。
しかしながら、０．０２％未満ではその効果が現れな
い。一方、５％を超えて多量に含有させるとδフェライ
トの生成を促進するため、Ｗの含有量は０．０２〜５％
とした。
界面にラーベス相等の金属間化合物として析出し、マル
テンサイトのラスの回復を抑制してクリープ強度の向上
に寄与する。さらに、Ｃｒ炭化物中に一部固溶して、炭
化物の凝集、粗大化を抑制して強度の維持に寄与する。
しかしながら、０．０２％未満ではその効果が現れな
い。一方、５％を超えて多量に含有させるとδフェライ
トの生成を促進するため、Ｗの含有量は０．０２〜５％
とした。
【００２７】Ｓｉ：０．０９〜１％
Ｓｉは、溶鋼の脱酸剤として０．０９％以上含有させる
必要がある。Ｓｉは高温における耐水蒸気酸化特性に対
して有効な元素でもある。しかし、１％を超えて多量に
含有させると靱性の劣化を引き起こす。したがって、Ｓ
ｉの含有量を０．０９〜１％とした。なお、特に、耐水
蒸気酸化特性を重視する場合には、Ｓｉの含有量の下限
は０．１％とするのが望ましい。
必要がある。Ｓｉは高温における耐水蒸気酸化特性に対
して有効な元素でもある。しかし、１％を超えて多量に
含有させると靱性の劣化を引き起こす。したがって、Ｓ
ｉの含有量を０．０９〜１％とした。なお、特に、耐水
蒸気酸化特性を重視する場合には、Ｓｉの含有量の下限
は０．１％とするのが望ましい。
【００２８】Ｍｎ：０．０５〜１．５％
Ｍｎは、脱酸およびＳを固定する作用を有するととも
に、オーステナイトを安定化する作用を有するので、
０．０５％以上含有させる。しかし、Ｍｎの含有量が
１．５％超えると靱性を劣化させるおそれがある。した
がって、Ｍｎの含有量を０．０５〜１．５％とした。
に、オーステナイトを安定化する作用を有するので、
０．０５％以上含有させる。しかし、Ｍｎの含有量が
１．５％超えると靱性を劣化させるおそれがある。した
がって、Ｍｎの含有量を０．０５〜１．５％とした。
【００２９】Ｎｂ：０．００２〜０．２％
Ｎｂは、０．００２％以上の含有量で微細な炭窒化物を
形成して、クリープ強度の向上に寄与する。しかし、
０．２％を超えて含有させてもその効果は飽和し、かえ
って靱性を劣化させるおそれがある。したがって、Ｎｂ
の含有量を０．００２〜０．２％とした。
形成して、クリープ強度の向上に寄与する。しかし、
０．２％を超えて含有させてもその効果は飽和し、かえ
って靱性を劣化させるおそれがある。したがって、Ｎｂ
の含有量を０．００２〜０．２％とした。
【００３０】Ｂ：０．０００１〜０．０１％
Ｂは、０．０００１％以上の含有量で、Ｍ23Ｃ6型炭化
物を微細に分散析出させる効果があり、高温長時間クリ
ープ特性の向上に寄与する。また、厚肉材などで熱処理
後の冷却速度が遅い場合には焼入性を高め、高温強度を
高める効果がある。しかし、０．０１％を超えて含有さ
せると粗大な析出物を形成し靱性を劣化させるおそれが
ある。したがって、Ｂの含有量を０．０００１〜０．０
１％とした。
物を微細に分散析出させる効果があり、高温長時間クリ
ープ特性の向上に寄与する。また、厚肉材などで熱処理
後の冷却速度が遅い場合には焼入性を高め、高温強度を
高める効果がある。しかし、０．０１％を超えて含有さ
せると粗大な析出物を形成し靱性を劣化させるおそれが
ある。したがって、Ｂの含有量を０．０００１〜０．０
１％とした。
【００３１】Ａｌ：０．００６〜０．０５％
Ａｌは、溶鋼の脱酸剤として０．００６％以上含有させ
る必要がある。しかし、０．０５％を超えて多量に含有
させるとクリープ強度の低下を招くおそれがある。した
がって、Ａｌの含有量を０．００６〜０．０５％とし
た。
る必要がある。しかし、０．０５％を超えて多量に含有
させるとクリープ強度の低下を招くおそれがある。した
がって、Ａｌの含有量を０．００６〜０．０５％とし
た。
【００３２】ＴａおよびＮｄは、微細な炭窒化物を形成
して、クリープ強度の向上に寄与する元素であるため、
本発明においてはＴａとＮｄの１種以上を含有させる。
これらの元素を含有させるときの作用効果と含有量は次
のとおりである。
して、クリープ強度の向上に寄与する元素であるため、
本発明においてはＴａとＮｄの１種以上を含有させる。
これらの元素を含有させるときの作用効果と含有量は次
のとおりである。
【００３３】Ｔａ：０．００２〜０．２％
Ｔａは、０．００２％以上の含有量で、Ｎｂと同様、微
細な炭窒化物を形成して、クリープ強度の向上に寄与す
る。しかし、０．２％を超えて含有させてもその効果は
飽和し、かえって靱性を劣化させるおそれがある。した
がって、Ｔａの含有量を０．００２〜０．２％とした。
細な炭窒化物を形成して、クリープ強度の向上に寄与す
る。しかし、０．２％を超えて含有させてもその効果は
飽和し、かえって靱性を劣化させるおそれがある。した
がって、Ｔａの含有量を０．００２〜０．２％とした。
【００３４】Ｎｄ：０．００１〜０．２％
Ｎｄは、０．００１％以上の含有量で、Ｎｂと同様に微
細な炭窒化物を形成して、クリープ強度の向上に寄与す
る。しかし、０．２％を超えて含有させてもその効果は
飽和し、かえって靱性を劣化させるおそれがある。した
がって、Ｎｄの含有量を０．００１〜０．２％とした。
細な炭窒化物を形成して、クリープ強度の向上に寄与す
る。しかし、０．２％を超えて含有させてもその効果は
飽和し、かえって靱性を劣化させるおそれがある。した
がって、Ｎｄの含有量を０．００１〜０．２％とした。
【００３５】Ｍｏ：０〜２．５％
Ｍｏは、添加しなくても良い。添加すれば、固溶強化元
素としてクリープ強度の向上に寄与する。この効果を確
実に得るには、Ｍｏは０．０１％以上の含有量とするこ
とが好ましい。しかし、Ｍｏは、２．５％を超えて含有
させると、ラーベス相等の金属間化合物が粗大に析出す
るため、クリープ強度の向上に寄与せず、かつ、時効後
の靱性を低下させる。したがって、Ｍｏの含有量は０〜
２．５％とした。
素としてクリープ強度の向上に寄与する。この効果を確
実に得るには、Ｍｏは０．０１％以上の含有量とするこ
とが好ましい。しかし、Ｍｏは、２．５％を超えて含有
させると、ラーベス相等の金属間化合物が粗大に析出す
るため、クリープ強度の向上に寄与せず、かつ、時効後
の靱性を低下させる。したがって、Ｍｏの含有量は０〜
２．５％とした。
【００３６】Ｎ：０〜０．１％
Ｎは、添加しなくても良い。添加すれば、Ｃと同様Ｖ原
子と引き合ってクラスターを形成し、このクラスターは
クリープ強度に寄与する。さらに、ＮはＣと同様オース
テナイト安定化元素として有効である。さらに、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔｉ、Ｔａ等と微細な窒化物を形成し、クリープ強
度の向上に寄与する。これらの効果を確実に得るには、
Ｎは、０．００１％以上の含有量とすることが好まし
い。しかし、Ｎを０．１％を超えて含有させると、Ｖが
窒化物として析出し、固溶Ｖ量が低減し、クリープ強度
の向上に寄与しなくなる。さらに、窒化物が粗大化して
靱性を劣化させる。
子と引き合ってクラスターを形成し、このクラスターは
クリープ強度に寄与する。さらに、ＮはＣと同様オース
テナイト安定化元素として有効である。さらに、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔｉ、Ｔａ等と微細な窒化物を形成し、クリープ強
度の向上に寄与する。これらの効果を確実に得るには、
Ｎは、０．００１％以上の含有量とすることが好まし
い。しかし、Ｎを０．１％を超えて含有させると、Ｖが
窒化物として析出し、固溶Ｖ量が低減し、クリープ強度
の向上に寄与しなくなる。さらに、窒化物が粗大化して
靱性を劣化させる。
【００３７】Ｔｉ：０〜０．１％
Ｔｉは、添加しなくても良い。添加すれば、Ｎｂと同
様、微細な炭窒化物を形成して、クリープ強度の向上に
寄与する。この効果を確実に得るには、Ｔｉは、０．０
０１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｔ
ｉを０．１％を超えて含有させてもその効果は飽和し、
かえって靱性を劣化させるおそれがある。したがって、
Ｔｉの含有量を０〜０．１％とした。
様、微細な炭窒化物を形成して、クリープ強度の向上に
寄与する。この効果を確実に得るには、Ｔｉは、０．０
０１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｔ
ｉを０．１％を超えて含有させてもその効果は飽和し、
かえって靱性を劣化させるおそれがある。したがって、
Ｔｉの含有量を０〜０．１％とした。
【００３８】Ｃｏ：０〜６％
Ｃｏは、添加しなくても良い。添加すれば、オーステナ
イトを安定化する作用を有するので、フェライトフォー
マーであるＷ、ＭｏおよびＶ等を多量に含有させる場合
には、積極的に添加し、０．０１％以上の含有量とする
のがよい。しかし、６％を超えて含有させるとＡｃ１変
態点が低下し、クリープ強度を低めるおそれがある。し
たがって、Ｃｏの含有量を０〜６％とした。
イトを安定化する作用を有するので、フェライトフォー
マーであるＷ、ＭｏおよびＶ等を多量に含有させる場合
には、積極的に添加し、０．０１％以上の含有量とする
のがよい。しかし、６％を超えて含有させるとＡｃ１変
態点が低下し、クリープ強度を低めるおそれがある。し
たがって、Ｃｏの含有量を０〜６％とした。
【００３９】Ｎｉ：０〜１％
Ｎｉは、添加しなくても良い。添加すれば、オーステナ
イトを安定化する作用を有するので、フェライトフォー
マーであるＷ、ＭｏおよびＶ等を多量に含有する場合に
は、０．０１％以上の含有量とするのがよい。しかし、
１％を超えて含有させると長時間時効後のクリープ強度
を低める。したがって、Ｎｉの含有量を０〜１％とし
た。
イトを安定化する作用を有するので、フェライトフォー
マーであるＷ、ＭｏおよびＶ等を多量に含有する場合に
は、０．０１％以上の含有量とするのがよい。しかし、
１％を超えて含有させると長時間時効後のクリープ強度
を低める。したがって、Ｎｉの含有量を０〜１％とし
た。
【００４０】Ｃｕ：０〜２％
Ｃｕは、添加しなくても良い。添加すれば、オーステナ
イトを安定化する作用を有するので、フェライトフォー
マーであるＷ、ＭｏおよびＶ等を多量に含有させる場合
には、０．０１％以上の含有量とするのがよい。しか
し、２％を超えて含有させると長時間時効後のクリープ
延性を低める。したがって、Ｃｕの含有量を０〜２％と
した。
イトを安定化する作用を有するので、フェライトフォー
マーであるＷ、ＭｏおよびＶ等を多量に含有させる場合
には、０．０１％以上の含有量とするのがよい。しか
し、２％を超えて含有させると長時間時効後のクリープ
延性を低める。したがって、Ｃｕの含有量を０〜２％と
した。
【００４１】Ｌａ：０〜０．２％、Ｙ：０〜０．２％ ＬａおよびＹは
、添加しなくても良い。添加すれば、極
微量の含有量でも結晶粒界を強化させてクリープ強度を
向上させるとともに、熱間加工性の向上にも寄与する。
含有させる場合は、過剰に含有させると逆に熱間加工性
が低下するため、ＬａおよびＹの上限はいずれも０．２
％とした。
微量の含有量でも結晶粒界を強化させてクリープ強度を
向上させるとともに、熱間加工性の向上にも寄与する。
含有させる場合は、過剰に含有させると逆に熱間加工性
が低下するため、ＬａおよびＹの上限はいずれも０．２
％とした。
【００４２】Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１５％以
下 不純物元素であるＰおよびＳは、熱間加工性、溶接性お
よび靱性の観点から低い方が望ましいが、それぞれ０．
０３％、０．０１５％までであれば本発明鋼の特性に直
接影響しない。したがって、Ｐの含有量は０．０３％以
下、Ｓの含有量は０．０１５％以下とした。
下 不純物元素であるＰおよびＳは、熱間加工性、溶接性お
よび靱性の観点から低い方が望ましいが、それぞれ０．
０３％、０．０１５％までであれば本発明鋼の特性に直
接影響しない。したがって、Ｐの含有量は０．０３％以
下、Ｓの含有量は０．０１５％以下とした。
【００４３】次に、製造方法において規定した条件につ
いて説明する。
いて説明する。
【００４４】本発明の耐熱鋼は、熱間加工後に再び加熱
して焼きならし、焼戻し熱処理をするか、または下記特
定の条件で加工熱処理をすることにより製造できる。
して焼きならし、焼戻し熱処理をするか、または下記特
定の条件で加工熱処理をすることにより製造できる。
【００４５】以下に説明する焼きならし、焼戻しの熱処
理は、鋼に必要な強度を付与するのに必要な固溶Ｖ量を
得ると共に、析出物のサイズや形状等を好ましい状態に
し、焼入時に発生する残留応力を緩和するためにおこな
う。
理は、鋼に必要な強度を付与するのに必要な固溶Ｖ量を
得ると共に、析出物のサイズや形状等を好ましい状態に
し、焼入時に発生する残留応力を緩和するためにおこな
う。
【００４６】１）熱間加工後に再加熱して焼きならし、
焼戻しする場合 焼きならし温度：Ｔ1〜１２５０℃ 焼きならしは、Ｖの固溶量を増加させるために必要であ
る。ただし、下記実験式（ａ）で求まる温度Ｔ1℃未満
では、未固溶のＶ炭窒化物が多量に析出して固溶Ｖ量が
減少する。一方、１２５０℃以上では結晶粒の粗大化が
生じ、靱性が著しく劣化する。したがって、焼きならし
温度はＴ1〜１２５０℃とした。 T1=100×C+125×V-5×Cr+1030 ・・・・・・( ａ ) 焼きならし後の冷却速度：２００℃／ｈ以上 焼きならし後の冷却速度が２００℃／ｈ未満の場合に
は、冷却中に粗大な炭窒化物が析出し靱性が著しく劣化
するため、２００℃／ｈ以上とした。一方、冷却速度の
上限については特に規定する必要はないが、実用的には
水冷に相当する冷却速度である５℃／秒以下とするのが
望ましい。
焼戻しする場合 焼きならし温度：Ｔ1〜１２５０℃ 焼きならしは、Ｖの固溶量を増加させるために必要であ
る。ただし、下記実験式（ａ）で求まる温度Ｔ1℃未満
では、未固溶のＶ炭窒化物が多量に析出して固溶Ｖ量が
減少する。一方、１２５０℃以上では結晶粒の粗大化が
生じ、靱性が著しく劣化する。したがって、焼きならし
温度はＴ1〜１２５０℃とした。 T1=100×C+125×V-5×Cr+1030 ・・・・・・( ａ ) 焼きならし後の冷却速度：２００℃／ｈ以上 焼きならし後の冷却速度が２００℃／ｈ未満の場合に
は、冷却中に粗大な炭窒化物が析出し靱性が著しく劣化
するため、２００℃／ｈ以上とした。一方、冷却速度の
上限については特に規定する必要はないが、実用的には
水冷に相当する冷却速度である５℃／秒以下とするのが
望ましい。
【００４７】焼戻し温度：Ｔ2〜Ｔ3℃
焼戻し温度が下記実験式（ｂ）で得られる温度Ｔ2℃未
満では、残留応力の緩和が十分起こらないため、長時間
側のクリープ強度が低下する。一方、下記実験式（ｃ）
で得られるＴ3℃を超える温度では、Ｖ炭窒化物が多量
に析出してＶの固溶量を必要な量だけ確保することがで
きない。したがって、焼戻し温度はＴ2〜Ｔ3℃とした。 T2=67×V-100×V×C+736 ・・・・・・( ｂ ) T3=67×V-100×V×C+800 ・・・・・・( ｃ ) ２）加工熱処理する場合 熱間加工のための加熱温度：Ｔ1〜1300℃ 加熱温度が下記実験式（ａ）で求まる温度Ｔ1 ℃未満で
は、未固溶のＶ炭窒化物が多量に析出して固溶Ｖ量が減
少する上に、良好な熱間加工性が得られない。また、温
度の上限は実用的な範囲で１３００℃とした。 T1=100×C+125×V-5×Cr+1030 ・・・・・( ａ ) 圧下率：５０％以上 圧下率が５０％未満では、加工時に導入される転位密度
が十分高くなく、加工熱処理の効果が生かせない。した
がって、圧下率は５０％以上とした。
満では、残留応力の緩和が十分起こらないため、長時間
側のクリープ強度が低下する。一方、下記実験式（ｃ）
で得られるＴ3℃を超える温度では、Ｖ炭窒化物が多量
に析出してＶの固溶量を必要な量だけ確保することがで
きない。したがって、焼戻し温度はＴ2〜Ｔ3℃とした。 T2=67×V-100×V×C+736 ・・・・・・( ｂ ) T3=67×V-100×V×C+800 ・・・・・・( ｃ ) ２）加工熱処理する場合 熱間加工のための加熱温度：Ｔ1〜1300℃ 加熱温度が下記実験式（ａ）で求まる温度Ｔ1 ℃未満で
は、未固溶のＶ炭窒化物が多量に析出して固溶Ｖ量が減
少する上に、良好な熱間加工性が得られない。また、温
度の上限は実用的な範囲で１３００℃とした。 T1=100×C+125×V-5×Cr+1030 ・・・・・( ａ ) 圧下率：５０％以上 圧下率が５０％未満では、加工時に導入される転位密度
が十分高くなく、加工熱処理の効果が生かせない。した
がって、圧下率は５０％以上とした。
【００４８】熱間加工後の冷却速度：２００℃／ｈ以上
熱間加工後の冷却速度が２００℃／ｈ未満の場合には、
冷却中に粗大な炭窒化物が析出し、靱性が著しく劣化す
るため、２００℃／ｈ以上とした。一方、冷却速度の上
限については特に規定する必要がないが、実用的には水
冷に相当する冷却速度である５℃／秒以下とするのが望
ましい。
冷却中に粗大な炭窒化物が析出し、靱性が著しく劣化す
るため、２００℃／ｈ以上とした。一方、冷却速度の上
限については特に規定する必要がないが、実用的には水
冷に相当する冷却速度である５℃／秒以下とするのが望
ましい。
【実施例】
【００４９】真空誘導溶解炉にて、表１および表２に示
す化学組成の鋼を溶製し、直径１４４ｍｍの５０ｋｇイ
ンゴットとした。鋼記号Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｇ、Ｉ、Ｊ、Ｍ及
びＯ〜Ｒが本発明鋼、記号１〜９が比較鋼である。比較
例の鋼が、本発明で規定する含有量の範囲外である元素
は、鋼記号１、２はＣ、鋼記号３、４はＣｒ、Ｗ、Ｔａ
及びＮｄ、鋼記号５はＶ、鋼記号６はＶ、Ｗ、Ｔａ及び
Ｎｄ、鋼記号７はＮ、Ｔａ及びＮｄ、鋼記号８はＭｏ、
Ｗ、Ｔａ及びＮｄ、鋼記号９はＷ、Ｔａ及びＮｄであ
る。
す化学組成の鋼を溶製し、直径１４４ｍｍの５０ｋｇイ
ンゴットとした。鋼記号Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｇ、Ｉ、Ｊ、Ｍ及
びＯ〜Ｒが本発明鋼、記号１〜９が比較鋼である。比較
例の鋼が、本発明で規定する含有量の範囲外である元素
は、鋼記号１、２はＣ、鋼記号３、４はＣｒ、Ｗ、Ｔａ
及びＮｄ、鋼記号５はＶ、鋼記号６はＶ、Ｗ、Ｔａ及び
Ｎｄ、鋼記号７はＮ、Ｔａ及びＮｄ、鋼記号８はＭｏ、
Ｗ、Ｔａ及びＮｄ、鋼記号９はＷ、Ｔａ及びＮｄであ
る。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】これらのインゴットを熱間鍛造後、熱間圧
延して２０ｍｍ厚の鋼板に仕上げ、これらの鋼板を用い
て一部の鋼板については加工熱処理を施し、その他はオ
フライン熱処理に対応させた焼きならし、焼戻し処理を
施した。
延して２０ｍｍ厚の鋼板に仕上げ、これらの鋼板を用い
て一部の鋼板については加工熱処理を施し、その他はオ
フライン熱処理に対応させた焼きならし、焼戻し処理を
施した。
【００５３】加工熱処理は、上記熱間圧延した２０ｍｍ
の鋼板を、表３に示す各温度に加熱した後連続して各圧
下率で熱間圧延し、空冷した後各温度で焼戻し処理を施
した。また、オフライン相当の熱処理は、上記熱間圧延
した各２０ｍｍ厚の鋼板に、表３に示す各温度で焼きな
らし処理をし、空冷後焼戻しを施した。
の鋼板を、表３に示す各温度に加熱した後連続して各圧
下率で熱間圧延し、空冷した後各温度で焼戻し処理を施
した。また、オフライン相当の熱処理は、上記熱間圧延
した各２０ｍｍ厚の鋼板に、表３に示す各温度で焼きな
らし処理をし、空冷後焼戻しを施した。
【００５４】
【表３】
【００５５】このようにして得られた焼戻した各鋼板か
ら抽出残渣採取用試験片、クリープ破断試験片およびシ
ャルピー衝撃試験片を作製し、下記の条件で抽出残渣分
析、クリープ破断試験およびシャルピー衝撃試験をおこ
なった。
ら抽出残渣採取用試験片、クリープ破断試験片およびシ
ャルピー衝撃試験片を作製し、下記の条件で抽出残渣分
析、クリープ破断試験およびシャルピー衝撃試験をおこ
なった。
【００５６】（１）抽出残渣分析
電解液：１０％アセチルアセトン−メタル−メタノール
溶液、 電流密度：２０ｍＡ／ｃｍ2 、 溶解量：０．４ｇ。 上記の条件で採取した抽出残渣中のＶ含有量を析出Ｖ量
とし、鋼中の全Ｖ量との差をＶ固溶量とした。
溶液、 電流密度：２０ｍＡ／ｃｍ2 、 溶解量：０．４ｇ。 上記の条件で採取した抽出残渣中のＶ含有量を析出Ｖ量
とし、鋼中の全Ｖ量との差をＶ固溶量とした。
【００５７】（２）クリープ破断試験
試験片：直径６．０ｍｍ、
標点間距離：３０ｍｍ、
保持温度：６５０℃、
負荷応力：１２０ＭＰａおよび１００ＭＰａ。
クリープ破断特性については、６５０℃×１２０ＭＰａ
および６５０℃×１００ＭＰａのクリープ破断寿命比で
評価した。
および６５０℃×１００ＭＰａのクリープ破断寿命比で
評価した。
【００５８】（３）シャルピー衝撃試験
試験片：１０ｍｍ×１０ｍｍ×５５ｍｍ、２ｍｍＶノッ
チ、 試験温度：０℃。
チ、 試験温度：０℃。
【００５９】これらの試験結果を表４に示す。
【００６０】
【表４】
【００６１】表３における試験No.１０および３１は加
工熱処理、その他は焼きならし、焼戻し処理を施したも
のである。表４から明らかなように、Ｖの固溶量が少な
いか、化学組成が規定範囲外および製造方法が規定の条
件を満たしていないような試験Nｏ.１９〜３１の比較例
では、いずれもクリープ特性および／または靱性が良好
ではない。
工熱処理、その他は焼きならし、焼戻し処理を施したも
のである。表４から明らかなように、Ｖの固溶量が少な
いか、化学組成が規定範囲外および製造方法が規定の条
件を満たしていないような試験Nｏ.１９〜３１の比較例
では、いずれもクリープ特性および／または靱性が良好
ではない。
【００６２】一方、試験No.１、３、４、７、９、１
０、１３、１５〜１８の本発明例にあっては、いずれも
Ｖの固溶量が０．０１／（Ｃ＋Ｎ）を超えており、Ｖに
よる固溶強化のため６５０℃×１２０ＭＰａと６５０℃
×１００ＭＰａのクリープ破断寿命比が４．５以上に維
持されており、長時間低応力側でのクリープ強度が安定
に保持されている。さらに０℃におけるシャルピー衝撃
値は１８０Ｊ／ｃｍ2 以上であり、靱性も良好である。
０、１３、１５〜１８の本発明例にあっては、いずれも
Ｖの固溶量が０．０１／（Ｃ＋Ｎ）を超えており、Ｖに
よる固溶強化のため６５０℃×１２０ＭＰａと６５０℃
×１００ＭＰａのクリープ破断寿命比が４．５以上に維
持されており、長時間低応力側でのクリープ強度が安定
に保持されている。さらに０℃におけるシャルピー衝撃
値は１８０Ｊ／ｃｍ2 以上であり、靱性も良好である。
【００６３】本発明によれば、６２５℃以上の高温下や
高温長時間クリープ強度と常温における靱性に優れた耐
熱鋼が得られ、原子力発電や化学工業等の分野で用いら
れる熱交換用鋼管、圧力容器用鋼板、タービン用材料と
して使用して優れた効果を発揮し、産業上極めて有益で
ある。
高温長時間クリープ強度と常温における靱性に優れた耐
熱鋼が得られ、原子力発電や化学工業等の分野で用いら
れる熱交換用鋼管、圧力容器用鋼板、タービン用材料と
して使用して優れた効果を発揮し、産業上極めて有益で
ある。
Claims (3)
- 【請求項１】質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１８％、Ｃ
ｒ：８〜１４％、Ｖ：０．０５〜１．８％、Ｗ：０．０
２〜５％、Ｓｉ：０．０９〜１％、Ｍｎ：０．０５〜
１．５％、Ｎｂ：０．００２〜０．２％、Ｂ：０．００
０１〜０．０１％、Ａｌ：０．００６〜０．０５％を含
むとともに、Ｔａ：０．００２〜０．２％およびＮｄ：
０．００１〜０．２％の１種以上を含み、さらに、Ｍ
ｏ：０〜２．５％、Ｎ：０〜０．１％、Ｔｉ：０〜０．
１％、Ｃｏ：０〜６％、Ｎｉ：０〜１％、Ｃｕ：０〜２
％、Ｌａ：０〜０．２％、Ｙ：０〜０．２％、Ｐ：０．
０３％以下およびＳ：０．０１５％以下を含有し、残部
はＦｅと不可避的不純物からなり、マトリックス中のＶ
の固溶量Ｖs％が、下記式（１）を満足していることを
特徴とする高温強度に優れた高Ｃｒフェライト系耐熱
鋼。 Ｖs＞０．０１／（Ｃ＋Ｎ）・・・・・・（１） ここで、Ｃ、Ｎは鋼中の炭素量、窒素量（質量％）を示
す。 - 【請求項２】質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１８％、Ｃ
ｒ：８〜１４％、Ｖ：０．０５〜１．８％、Ｗ：０．０
２〜５％、Ｓｉ：０．０９〜１％、Ｍｎ：０．０５〜
１．５％、Ｎｂ：０．００２〜０．２％、Ｂ：０．００
０１〜０．０１％、Ａｌ：０．００６〜０．０５％を含
むとともに、Ｔａ：０．００２〜０．２％およびＮｄ：
０．００１〜０．２％の１種以上を含み、さらに、Ｍ
ｏ：０〜２．５％、Ｎ：０〜０．１％、Ｔｉ：０〜０．
１％、Ｃｏ：０〜６％、Ｎｉ：０〜１％、Ｃｕ：０〜２
％、Ｌａ：０〜０．２％、Ｙ：０〜０．２％、Ｐ：０．
０３％以下およびＳ：０．０１５％以下を含有し、残部
はＦｅと不可避的不純物からなる鋼を熱間加工した後、
下記式（ａ）で求まる温度Ｔ1〜１２５０℃の温度範囲
に加熱して焼きならし処理を施し、２００℃／ｈ以上の
速さで冷却し、次いで下記式（ｂ）および（ｃ）で求ま
る加熱温度Ｔ2〜Ｔ3℃で焼戻し処理を施すことを特徴と
する高温強度に優れた高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の製造
方法。 T1=100×C+125×V-5×Cr+1030 ・・・・・・( ａ ) T2=67×V-100×V×C+736 ・・・・・・・( ｂ ) T3=67×V-100×V×C+800 ・・・・・・・・( ｃ ) ここで、Ｃ、Ｖ、Ｃｒは、それぞれ鋼中のＣ、Ｖ、Ｃｒ
量（質量％）を示す。 - 【請求項３】質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１８％、Ｃ
ｒ：８〜１４％、Ｖ：０．０５〜１．８％、Ｗ：０．０
２〜５％、Ｓｉ：０．０９〜１％、Ｍｎ：０．０５〜
１．５％、Ｎｂ：０．００２〜０．２％、Ｂ：０．００
０１〜０．０１％、Ａｌ：０．００６〜０．０５％を含
むとともに、Ｔａ：０．００２〜０．２％およびＮｄ：
０．００１〜０．２％の１種以上を含み、さらに、Ｍ
ｏ：０〜２．５％、Ｎ：０〜０．１％、Ｔｉ：０〜０．
１％、Ｃｏ：０〜６％、Ｎｉ：０〜１％、Ｃｕ：０〜２
％、Ｌａ：０〜０．２％、Ｙ：０〜０．２％、Ｐ：０．
０３％以下およびＳ：０．０１５％以下を含有し、残部
はＦｅと不可避的不純物からなる鋼を、下記式（ａ）で
求まる温度T1〜１３００℃に加熱後、圧下率５０％以上
で熱間加工し、熱間加工終了後２００℃／ｈ以上の速さ
で冷却し、次いで下記式（ｂ）および（ｃ）で求まる加
熱温度Ｔ2〜Ｔ3℃で焼戻処理を施すことを特徴とする高
温強度に優れた高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の製造方法。 T1=100×C+125×V-5×Cr+1030 ・・・・・・( ａ ) T2=67×V-100×V×C+736 ・・・・・・・( ｂ ) T3=67×V-100×V×C+800 ・・・・・・・( ｃ ) ここで、Ｃ、Ｖ、Ｃｒは、それぞれ鋼中のＣ、Ｖ、Ｃｒ
量（質量％）を示す。
Priority Applications (1)
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