特表 2024-539727 ６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-29

(54)【発明の名称】６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20241022BHJP

   C22C 38/54 20060101ALI20241022BHJP

   C21D 8/06 20060101ALI20241022BHJP

   C21D 6/00 20060101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

C22C38/00 302Z

C22C38/54

C21D8/06 B

C21D6/00 101K

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024526892

(86)(22)【出願日】2023-06-01

(85)【翻訳文提出日】2024-05-01

(86)【国際出願番号】 CN2023097809

(87)【国際公開番号】W WO2023246465

(87)【国際公開日】2023-12-28

(31)【優先権主張番号】202210713457.1

(32)【優先日】2022-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524167072

【氏名又は名称】中国第一重型機械股▲ふん▼公司

【氏名又は名称原語表記】ＣＨＩＮＡ ＦＩＲＳＴ ＨＥＡＶＹ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ９， Ｃｈａｎｇｑｉａｎ Ｒｏａｄ， Ｒｕｂｙ Ｏｆｆｉｃｅ， Ｆｕｌａｒｊｉ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ Ｑｉｑｉｈａｒ， Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ １６１０４２， Ｃｈｉｎａ

(71)【出願人】

【識別番号】524167083

【氏名又は名称】天津重型装備工程研究有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＴＩＡＮＪＩＮ ＨＥＡＶＹ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ２０ Ｈａｉｘｉｎｇ Ｓｔｒｅｅｔ Ｂｉｎｈａｉ Ｎｅｗ Ａｒｅａ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３００４５７， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】朱 琳

(72)【発明者】

【氏名】霍 潔

(72)【発明者】

【氏名】李 暁

(72)【発明者】

【氏名】陳 楚

(72)【発明者】

【氏名】郭 秀斌

(72)【発明者】

【氏名】伊 鵬躍

【テーマコード（参考）】

4K032

【Ｆターム（参考）】

4K032AA02

4K032AA04

4K032AA05

4K032AA10

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4K032AA13

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4K032AA39

4K032AA40

4K032BA02

4K032CA02

4K032CC04

4K032CF02

4K032CF03

(57)【要約】

本発明は、金属材料の技術分野に属し、６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼及びその製造方法を開示する。当該耐熱鋼は、質量百分率基準で、Ｃ ０．０１～０．１４％、Ｓｉ ０．０５～０．５０％、Ｍｎ ０．０５～０．７０％、Ｃｒ ８．５～１３％、Ｗ ２．０～３．５％、Ｍｏ ０．１～０．７％、Ｎｂ ０．０３～０．０７％、Ｖ ０．１～０．３％、Ｃｏ ２．８～５％、Ｃｕ ０．８～１．５％、Ｎｉ ０．１～０．５％、Ｂ ０．０１～０．０１５％、Ｎ ０．０１～０．０８％、Ｔａ ０．２～０．５％、Ｚｒ ０．１～０．５％、Ｃｅ＋Ｙ ０．０１～０．３％を含み、残りの成分は、Ｆｅ及び不可避不純物である。本発明の耐熱鋼は、総合性能が良好である。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼であって、
質量百分率基準で、その成分は、Ｃ ０．０１～０．１４％、Ｓｉ ０．０５～０．５０％、Ｍｎ ０．０５～０．７０％、Ｃｒ ８．５～１３％、Ｗ ２．０～３．５％、Ｍｏ ０．１～０．７％、Ｎｂ ０．０３～０．０７％、Ｖ ０．１～０．３％、Ｃｏ ２．８～５％、Ｃｕ ０．８～１．５％、Ｎｉ ０．１～０．５％、Ｂ ０．０１～０．０１５％、Ｎ ０．０１～０．０８％、Ｔａ ０．２～０．５％、Ｚｒ ０．１～０．５％、Ｃｅ＋Ｙ ０．０１～０．３％を含み、残りの成分は、Ｆｅ及び不可避不純物である、
６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼。

【請求項2】

質量百分率基準で、その成分は、Ｃ ０．０１～０．１４％、Ｓｉ ０．０５～０．５０％、Ｍｎ ０．０５～０．７０％、Ｃｒ ８．５～１３％、Ｗ ２．０～３．５％、Ｍｏ ０．１～０．７％、Ｎｂ ０．０３～０．０７％、Ｖ ０．１～０．３％、Ｃｏ ２．８～５％、Ｃｕ ０．８～１．２％、Ｎｉ ０．１～０．５％、Ｂ ０．０１～０．０１５％、Ｎ ０．０１～０．０８％、Ｔａ ０．２８～０．４５％、Ｚｒ ０．１～０．５％、Ｃｅ＋Ｙ ０．１～０．２％を含み、残りの成分は、Ｆｅ及び不可避不純物である、
請求項１に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼。

【請求項3】

前記耐熱鋼の微細構造は、完全な焼戻しマルテンサイト組織と析出相であり、前記析出相は、分散分布したＭ_２３Ｃ_６型炭化物、ＣｒＴａＮ相、ラーベス（Ｌａｖｅｓ）相及びナノ分散強化Ｃｕ相を含む、
請求項１又は２に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼。

【請求項4】

成分配合における各成分の含有量で原料を秤量し、真空誘導炉の中で製錬し、流し込んでインゴットを得て、かつ、不純物元素の含有量を厳しく制限し、前記成分配合は、質量百分率基準で、Ｃ ０．０１～０．１４％、Ｓｉ ０．０５～０．５０％、Ｍｎ ０．０５～０．７０％、Ｃｒ ８．５～１３％、Ｗ ２．０～３．５％、Ｍｏ ０．１～０．７％、Ｎｂ ０．０３～０．０７％、Ｖ ０．１～０．３％、Ｃｏ ２．８～５％、Ｃｕ ０．８～１．５％、Ｎｉ ０．１～０．５％、Ｂ ０．０１～０．０１５％、Ｎ ０．０１～０．０８％、Ｔａ ０．２～０．５％、Ｚｒ ０．１～０．５％、Ｃｅ＋Ｙ ０．０１～０．３％を含み、残りの成分は、Ｆｅ及び不可避不純物である、ステップＳ１と、
ステップＳ１で得たインゴットに高温均質化処理を行って、保温し、次に、炉ごとに室温に冷却してブランクを得る、ステップＳ２と、
ステップＳ２で得たブランクに対して、丸め工法、据込み工法又は伸ばし工法で鍛造し、鍛造プロセスで温度が仕上打ち温度より低い時に、炉に戻して加熱してから再び鍛造し、鍛造後に室温に炉冷する、ステップＳ３と、
ステップＳ３で得た鍛造棒に対して焼きならし及び２回の焼戻し熱処理を行ってクロムタンタル窒化物強化マルテンサイト系耐熱鋼を得て、ここで、１回目の焼戻しの温度は２回目の焼戻しの温度より低い、ステップＳ４と、を含む、
請求項１～３のいずれか一項に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法。

【請求項5】

前記ステップＳ２で、前記高温均質化処理の温度は１１６０～１２００℃であり、保温時間は４～８時間である、
請求項４に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法。

【請求項6】

前記ステップＳ３で、前記鍛造プロセスで荒押し温度は１１６０～１２００℃であり、仕上打ち温度は８５０～９５０℃である、
請求項４に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法。

【請求項7】

前記ステップＳ４は、
焼きならしであって、焼きならし工程は、前記鍛造棒を１０５０～１１５０℃に加熱昇温して保温し、次に、室温に空冷することである、ステップＳ４０１と、
１回目の焼戻しであって、１回目の焼戻し工程は、前記鍛造棒を６００～７００℃に加熱昇温して、保温し、次に、室温に空冷する、ステップＳ４０２と、
２回目の焼戻しであって、２回目の焼戻し工程は、前記鍛造棒を６８０～７８０℃に加熱昇温して、保温し、次に、室温に空冷する、ステップＳ４０３と、を含む、
請求項４に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法。

【請求項8】

前記ステップＳ４０１で、昇温速度は１００℃／時間以下であり、保温時間は１～１０時間である、
請求項７に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法。

【請求項9】

前記ステップＳ４０２で、保温時間は５～１０時間である、
請求項７に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法。

【請求項10】

前記ステップＳ４０３で、保温時間は５～１０時間である、
請求項７に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

＜関連出願の相互参照＞
本願は、２０２２年６月２２日に中国国家知識産権局に提出された、出願番号が２０２２１０７１３４５７１で、発明の名称が「６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼及びその製造方法」である中国特許出願の優先権を主張し、その全体の内容が参照により本願に組み込まれる。

【0002】

本発明は、金属材料の技術分野に属し、具体的には、６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0003】

現在、省エネと排出削減の目標を達成するために、火力発電技術は、ハイパーパラメータ化、二段再熱及びクリーン化・高効率に向けて発展しており、先端的な超々臨界圧石炭火力発電技術が充分に用いられている。例えば、火力発電では、亜臨界状態から超々臨界状態に上がると、電力１キロワット時あたり石炭は６８ｇ節約され、電力供給のための石炭消費は２１％低減することができるため、我が国では毎年２億３２００万トンの石炭を節約することができ、これは年間ＣＯ_２５億１０００万トンの排出削減となる。しかしながら、現在、ハイパーパラメータ化蒸気タービンの大型鋳鍛造品用のマルテンサイト系耐熱鋼材料が依然として発電所のパラメータ向上を制限する技術的なボトルネックであり、特に、６３０℃用の蒸気タービンのローター鍛造品としては、現在、国内外で成熟した製品がなく、６２０℃用の蒸気タービンのローターのほうも多くは輸入されている。

【0004】

したがって、重要なコア技術を突破するために、高性能と高信頼性の耐熱鋼材料及び製品の国産化が急務となり、ユニットパラメータの向上により材料の性能要件も一層高まり、特に、高応力及び高温条件下の強さと靭性及び耐久性要件が一層高まっている。現在、国内外の研究では、主にＷ、Ｃｏ、Ｂ、Ｎ元素を添加することで耐熱鋼の高温耐久性及び耐酸化性を一層向上させる。しかしながら、Ｗ、Ｃｏ、Ｂ、Ｎｂ、Ｎなどの元素を調整しても、耐熱鋼の高温耐久性及び耐酸化性を向上させるのに限界があるため、現在、新規な強化方法を開発して耐熱鋼の高温特性及び耐酸化性を一層改善することが急務となっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の分析により、本発明の目的は、高温強度、耐衝撃性、耐永久クリープ歪み性、耐酸化性などの総合性能が良好であり、作動温度が６３０℃以上の超々臨界蒸気タービンのローターに適する、６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼及びその製造方法を提供することである。

【0006】

本発明では、超臨界条件下における発電所の蒸気タービンユニット用耐熱鋼の材料選択要件に対して、数多くの実験研究を行ったところ、１０～１２％Ｃｒ鋼における窒化物析出相の微細形態学を制限するという観点から、新規なマルテンサイト系耐熱鋼を開発し、タンタル元素を添加することにより、ＭＸの代わりに、高温下で安定的な微細なクロムタンタル窒化物を析出強化相とする。

【0007】

本発明の目的は、主に、下記の技術的解決手段によって実現される。
本発明は、６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼を提供し、質量百分率基準で、その成分は、Ｃ ０．０１～０．１４％、Ｓｉ ０．０５～０．５０％、Ｍｎ ０．０５～０．７０％、Ｃｒ ８．５～１３％、Ｗ ２．０～３．５％、Ｍｏ ０．１～０．７％、Ｎｂ ０．０３～０．０７％、Ｖ ０．１～０．３％、Ｃｏ ２．８～５％、Ｃｕ ０．８～１．５％、Ｎｉ ０．１～０．５％、Ｂ ０．０１～０．０１５％、Ｎ ０．０１～０．０８％、Ｔａ ０．２～０．５％、Ｚｒ ０．１～０．５％、Ｃｅ＋Ｙ ０．０１～０．３％を含み、残りの成分は、Ｆｅ及び不可避不純物である。

【0008】

さらに、６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼であって、質量百分率基準で、その成分は、Ｃ ０．０１～０．１４％、Ｓｉ ０．０５～０．５０％、Ｍｎ ０．０５～０．７０％、Ｃｒ ８．５～１３％、Ｗ ２．０～３．５％、Ｍｏ ０．１～０．７％、Ｎｂ ０．０３～０．０７％、Ｖ ０．１～０．３％、Ｃｏ ２．８～５％、Ｃｕ ０．８～１．２％、Ｎｉ ０．１～０．５％、Ｂ ０．０１～０．０１５％、Ｎ ０．０１～０．０８％、Ｔａ ０．２８～０．４５％、Ｚｒ ０．１～０．５％、Ｃｅ＋Ｙ ０．１～０．２％を含み、残りの成分は、Ｆｅ及び不可避不純物である。

【0009】

さらに、前記耐熱鋼の微細構造は、完全な焼戻しマルテンサイト組織と析出相であり、前記析出相は、分散分布したＭ_２３Ｃ_６型炭化物、ＣｒＴａＮ相、ラーベス（Ｌａｖｅｓ）相及びナノ分散強化Ｃｕ相を含む。

【0010】

従来技術と比べると、本発明の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼は、
一方では、少量のＶ、Ｎｂ元素を添加した他に、０．２～０．５％のＴａ元素も添加しており、適量のＴａ元素が粗大化しにくいＣｒＴａＮ相を形成し、これにより、長期の過程では極めて形成しやすい粗大化するＣｒ（Ｖ，Ｎｂ）Ｎ相の形成が避けられ、この相の粗大化は耐久性を低下させてしまい、また、当該鋼を長期に使用する過程では、ＭＸがＣｒ（Ｎｂ，Ｖ）Ｎに変態して粗大化することで性能の急激な低下をもたらすことを避ける。
他方では、本発明では、炭素含有量を比較的低いレベルに制限し、比較的低いＣ含有量で微細に分散したＭ_２３Ｃ_６を形成させることで、分散強化の役割を果たし、所定の量のＣｕ元素を添加して高温フェライトの形成を抑え、また、ナノ銅リッチ相の析出は、Ｖ、Ｎｂの欠如を補い、析出強化の役割を果たして、耐熱鋼の耐久限を向上させることができ、適量のＢ元素を添加し、Ｍ_２３Ｃ_６のＣ元素の位置で置換して、Ｍ_２３（Ｃ，Ｂ）_６を形成させ、これにより旧オーステナイト粒界近くのＭ_２３Ｃ_６の粗大化速度を低減させて、クリープ強さを著しく向上させ、適量のＷ元素を用いて、耐久限を向上させており、少量のＮｉ元素を用いて、比較的高いＣｏ含有量でマトリックスの靭性を向上させる。合理的な元素配合により、高温フェライトの形成を大きく避けることができ、これは実際の生産における鍛造及び熱処理プロセスにより広い温度範囲を提供している。

【0011】

本発明は、また、以下のステップを含む６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法を提供する。
ステップＳ１であって、成分配合における各成分の含有量で原料を秤量し、真空誘導炉の中で製錬し、流し込んでインゴットを得て、かつ、不純物元素の含有量を厳しく制限し、前記成分配合は、質量百分率基準で、Ｃ ０．０１～０．１４％、Ｓｉ ０．０５～０．５０％、Ｍｎ ０．０５～０．７０％、Ｃｒ ８．５～１３％、Ｗ ２．０～３．５％、Ｍｏ ０．１～０．７％、Ｎｂ ０．０３～０．０７％、Ｖ ０．１～０．３％、Ｃｏ ２．８～５％、Ｃｕ ０．８～１．５％、Ｎｉ ０．１～０．５％、Ｂ ０．０１～０．０１５％、Ｎ ０．０１～０．０８％、Ｔａ ０．２～０．５％、Ｚｒ ０．１～０．５％、Ｃｅ＋Ｙ ０．０１～０．３％を含み、残りの成分は、Ｆｅ及び不可避不純物である。
ステップＳ２であって、ステップＳ１で得たインゴットに高温均質化処理を行って、保温し、次に、炉ごとに室温に冷却してブランクを得る。
ステップＳ３であって、ステップＳ２で得たブランクに対して、丸め工法、据込み工法又は伸ばし工法で鍛造し、鍛造プロセスで温度が仕上打ち温度より低い時に、炉に戻して加熱してから再び鍛造し、鍛造後に室温に炉冷する。
ステップＳ４であって、ステップＳ３で得た鍛造棒に対して焼きならし及び２回の焼戻し熱処理を行ってクロムタンタル窒化物強化マルテンサイト系耐熱鋼を得て、ここで、１回目の焼戻しの温度は２回目の焼戻しの温度より低い。

【0012】

さらに、前記ステップＳ２で、前記高温均質化処理の温度は１１６０～１２００℃であり、保温時間は４～８時間である。

【0013】

さらに、前記ステップＳ３で、前記鍛造プロセスで荒押し温度は１１６０～１２００℃であり、仕上打ち温度は８５０～９５０℃である。

【0014】

さらに、前記ステップＳ４は、以下のステップを含む。
ステップＳ４０１であって、焼きならしであり、焼きならし工程は、前記鍛造棒を１０５０～１１５０℃に加熱昇温して保温し、次に、室温に空冷することである。
ステップＳ４０２であって、１回目の焼戻しであり、１回目の焼戻し工程は、前記鍛造棒を６００～７００℃に加熱昇温して、保温し、次に、室温に空冷することである。
ステップＳ４０３であって、２回目の焼戻しであり、２回目の焼戻し工程は、前記鍛造棒を６８０～７８０℃に加熱昇温して、保温し、次に、室温に空冷することである。

【0015】

さらに、前記ステップＳ４０１で、昇温速度は１００℃／時間以下であり、保温時間は１～１０時間である。

【0016】

さらに、前記ステップＳ４０２で、保温時間は５～１０時間である。

【0017】

さらに、前記ステップＳ４０３で、保温時間は５～１０時間である。

【発明の効果】

【0018】

従来技術と比べると、本発明によって提供される６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造プロセスでは、高温均質化処理の時間及び温度、鍛造の温度、焼きならしの温度及び時間、そして２回の焼戻しの温度及び時間などの工程パラメータを正確に制限することによって、得られた微細構造は、完全な焼戻しマルテンサイト組織と析出相であることを保証し、析出相は、微細に分散分布したＭ_２３Ｃ_６型炭化物、ＣｒＴａＮ相、少量の微細なラーベス（Ｌａｖｅｓ）相及びナノ分散強化Ｃｕ相を含む。耐熱鋼の優れた室温強度、高温強度及び耐永久クリープ歪み性、耐酸化性が保証され、６３０℃以上用の超々臨界蒸気タービンのローターに適する。

【0019】

本発明の他の特徴及び利点は、以下の明細書の記載で述べられ、また、その一部は明細書から明らかになるか、又は本発明の実施で知られる。本発明の目的及び他の利点は、明細書及び図面の記載で特に明記される内容で実現し、取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明の実施例１に係る耐熱鋼の鋳放し組織である。

【図2】図２は、本発明の実施例１に係る耐熱鋼の均質化組織である。

【図3】図３は、本発明の実施例１に係る耐熱鋼の焼入れ焼戻し後組織である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施例を具体的に記述し、図面は、本発明を構成する部分であり、かつ、本発明に係る発明の概要と共に本発明の原理の説明に供する。

【0022】

本発明は、６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼を提供し、質量百分率基準で、その成分は、Ｃ ０．０１～０．１４％、Ｓｉ ０．０５～０．５０％、Ｍｎ ０．０５～０．７０％、Ｃｒ ８．５～１３％、Ｗ ２．０～３．５％、Ｍｏ ０．１～０．７％、Ｎｂ ０．０３～０．０７％、Ｖ ０．１～０．３％、Ｃｏ ２．８～５％、Ｃｕ ０．８～１．５％、Ｎｉ ０．１～０．５％、Ｂ ０．０１～０．０１５％、Ｎ ０．０１～０．０８％、Ｔａ ０．２～０．５％、Ｚｒ ０．１～０．５％、Ｃｅ＋Ｙ ０．０１～０．３％を含み、残りの成分は、Ｆｅ及び不可避不純物である。

【0023】

一般には、９～１２％Ｃｒ鋼には、長期に使用した後に、粗大なクロムバナジウム又はクロムニオブ窒化物相、即ち、ＣｒＶＮ及びＣｒＮｂＮが形成される。従来技術と比べると、本発明によって提供される耐熱鋼は、Ｃ含有量が比較的低く、Ｃｏ含有量が比較的高く、Ｔａ、Ｃｕなど強化元素及びＣｅ＋Ｙ希土類元素が添加されている。本発明によって提供される耐熱鋼は、Ｖ、Ｎｂ元素が添加されず、長期の過程では極めて形成しやすい粗大化するＣｒ（Ｖ，Ｎｂ）Ｎ相の形成を避けることができ、この相の粗大化は耐久性を低下させてしまう。

【0024】

本発明では、０．２～０．５％のＴａ元素が添加され、適量のＴａ元素が粗大化しにくいＣｒＴａＮ相を形成し、長期に使用する過程では、ＭＸがＣｒ（Ｎｂ，Ｖ）Ｎに変態して粗大化することで性能の急激な低下をもたらすことを避けることができる。

【0025】

本発明によって提供される耐熱鋼は、比較的低いＣ含有量で微細に分散したＭ_２３Ｃ_６を形成させることで、分散強化の役割を果たし、０．８～１．５％のＣｕ元素が添加され、Ｃｕ元素は、一方ではオーステナイト形成元素として高温フェライトの形成を抑え、他方ではナノ銅リッチ相の析出がＶ、Ｎｂの欠如を補い、析出強化の役割を果たして、耐熱鋼の耐久限を向上させ、適量のＢ元素は、Ｍ_２３Ｃ_６のＣ元素の位置で置換して、Ｍ_２３（Ｃ，Ｂ）_６を形成させることができ、これにより旧オーステナイト粒界近くのＭ_２３Ｃ_６の粗大化速度を低減させて、クリープ強さを著しく向上させ、適量のＷ元素を用いて、耐久限を向上させており、少量のＮｉ元素を用いて、比較的高いＣｏ含有量でマトリックスの靭性を向上させる。合理的な元素配合により、高温フェライトの形成を大きく避けることもでき、これは実際の生産における鍛造及び熱処理プロセスにより広い温度範囲を提供している。

【0026】

本発明によって提供される耐熱鋼は、高強度、耐永久クリープ歪み性、耐酸化などの特性を備え、本発明によって製造されるマルテンサイト系耐熱鋼は、室温下の降伏強さが６６０ＭＰａより大きく、引張強さが８５０ＭＰａより大きく、伸びが１６％以上であり、断面の収縮率が５０％以上であり、衝撃エネルギーが２０Ｊ以上である。６３０℃下の降伏強さは２８０ＭＰａより大きく、引張強さが３８０ＭＰａより大きく、伸びが２２％以上であり、断面の収縮率が６２％以上であり、６５０℃、１８０ＭＰａ下のクリープ破壊時間が３５００時間より大きく、６５０℃下の耐酸化による重量増加（４００時間）が０．３ｍｇ／ｍ^２以下である。総合性能は優れる。

【0027】

具体的には、上記の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼で、各成分の役割は次のとおりである。
Ｃは、重要な沈殿物強化元素であり、Ｍ_２３Ｃ_６及びＭＸが分散を強化させ、耐永久クリープ歪み性を向上させる。Ｃは、強力なオーステナイト安定化元素であり、δフェライトの生成を低減させることができ、焼入れ性及び析出強化を向上させる。炭素含有量が高すぎると、固溶元素（例えば、Ｃｒ、Ｗ）の過剰な消費につながり、耐粒界腐食性を低下させて、溶接性能を低下させ、かつ、耐永久クリープ歪み性にマイナスの影響を与える。低すぎると強化が不充分になり、強さと硬さを低下させてしまい、したがって、本発明ではＣの質量百分率を０．０１～０．１４％に制限する。

【0028】

Ｓｉは、材料のマトリックスの強さ及び耐蒸気腐食性を向上させることに役立つ。Ｓｉ含有量が上がると、耐酸化性は急激に向上する。Ｓｉ含有量の向上は高温下のフェライト生成を促進し、高温フェライトの形成温度を下げ、これは鍛造の温度区間にマイナスの影響を与え、また、Ｓｉ含有量が高すぎると材料の衝撃強さに不利であり、材料の耐久限はＳｉ含有量の増加に伴って低下する。したがって、本発明ではＳｉの質量百分率を０．０５～０．５０％に制限する。

【0029】

Ｍｎは、強さを向上させ、熱間加工性を向上させ、また、Ｐ、Ｓなどを安定化する。含有量が０．２％より低い場合は、Ｍｎは明らかな役割を果たすことができない。含有量が１％より高い場合は、組織の中には第二相が出現する可能性があり、材料の衝撃強さに不利である。したがって、本発明ではＭｎの質量百分率を０．０５～０．７０％に制限する。

【0030】

Ｃｒは、最も重要な耐食と耐酸化元素である。Ｃｒ元素自体は、優れる耐クリープ歪み特性を備えており、耐熱鋼の耐蒸気酸化及び耐腐食性能を向上させる主な元素でもあり、かつ、鋼の高温強度を向上させることができる。充分にある場合は、ＣｒはＯと反応して合金のマトリックスの表面にＣｒ_２Ｏ_３保護膜を形成させて、Ｏ原子及び金属イオンの拡散を防ぐことによって、酸化の進行を遅らせることができる。また、Ｃｒは、重要な沈殿物強化元素でもあり、ＣとＭ_２３Ｃ_６沈殿物を生成して強化することができる。Ｃｒ含有量が高すぎる場合は、δフェライトが生成され、高温強度を低下させ、したがって、Ｃｒ元素の含有量範囲を９～１３％と定める。

【0031】

Ｗは、典型的な固溶強化元素であり、固溶強化効果はＭｏ元素よりも明らかなであり、Ｍ_２３Ｃ_６の微細分布を安定化し、その析出強化を促進することができる。Ｗ元素の増加は、耐熱鋼の高温強度及びクリープ特性を著しく向上させることができる。Ｗ元素が２．０％より低い場合は、温度６３０℃以上用の耐熱鋼の長時間のクリープ要件を満たすことができず、Ｗが３．５％を超えると高温下のフェライト生成が起こり、また、Ｗ含有量の増加により、耐熱鋼の溶接性能が徐々に低下する。したがって、本発明ではＷの質量百分率を２．０～３．５％に制限する。

【0032】

Ｍｏに関しては、ＷとＭｏの複合添加は材料の靭性と可塑性を改善することができ、熱間加工性は良好であり、衝撃強さは向上する。

【0033】

Ｃｏは、オーステナイト安定化元素であり、δフェライトの形成を抑え、材料の高温強度を向上させ、Ｍ_２３Ｃ_６の粗大化を抑える。本発明ではＣｏの質量百分率を２．８～５％に制限する。

【0034】

Ｃｕに関しては、Ｃｕ元素は、δフェライトの形成を抑えることができる。また、Ｃｕを加えるのは、Ｗの固溶強化の役割を向上させることに役立ち、Ｗ含有マルテンサイト系耐熱鋼の高温クリープ強さを向上させることができる。Ｃｕ自体は、ナノＣｕリッチ粒子として存在することで析出強化の役割を果たすこともできる。含有量が比較的低い場合は、Ｃｕは主に固溶形態で存在し、強化効果が比較的弱いが、Ｃｕ含有量が比較的高い場合は、高温下の熱可塑性に大きな影響を与える。したがって、本発明ではＣｕの質量百分率を０．５～１．５％に制限する。

【0035】

Ｎｉは、典型的なオーステナイト形成元素であり、靭性を向上させ、材料のＣｒ当量とバランスをとることができる。本発明ではＮｉの質量百分率を０．１～０．５％に制限する。

【0036】

Ｂに関しては、高Ｃｒマルテンサイト系耐熱鋼の場合は、Ｂ元素はＭ_２３Ｃ_６のＣ元素の位置で置換して、Ｍ_２３（Ｃ，Ｂ）_６を形成させることができ、Ｍ_２３（Ｃ，Ｂ）_６は時効速度が遅く、耐久性が良好であり、これにより旧オーステナイト粒界近くのＭ_２３Ｃ_６の粗大化速度を低減させて、Ｍ_２３Ｃ_６の粗大化を抑え、鋼のクリープ強さを向上させる。Ｂは、粒界を浄化して、炭素ホウ化物Ｍ_２３（Ｃ_０．８５Ｂ_０．１５）_６を形成させることができる。Ｂ含有量が高すぎると高温下の熱可塑性を低下させ、鍛造割れのリスクが上がる。したがって、本発明ではＢの質量百分率を０．０１～０．０１５％に制限する。

【0037】

Ｎは、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａと微細に分散した第二相粒子を形成して、材料の高温耐久限を著しく向上させることができる。しかしながら、Ｎ含有量が高すぎる場合は、Ｂ元素と結合して粗大なＢＮ粒子になると、鋼の強さと靭性を大きく弱め、また、粒界強化用のＢ元素を消費して、鋼の高温耐久限を大きく低下させてしまう。したがって、本発明ではＮの質量百分率を０．０１～０．０８％に制限する。

【0038】

Ｔａは、当該鋼ではＣｒ元素の含有量が１２％前後に増加され、６００～６５０℃で長時間時効及び使用する場合は、マトリックス中のＣｒがＭＸに凝集してさらにＣｒ（Ｎｂ，Ｖ）Ｎを形成させることで、マトリックスのＣｒ元素が消費されて、析出相の粗大化が起こり、Ｃｒ（Ｎｂ，Ｖ）Ｎの生成を一層促進し、１２Ｃｒは９Ｃｒ鋼よりも粗大なクロムバナジウム又はクロムニオブ窒化物相を形成しやすく、転位のピン止め及びラスにとって不利であるため、鋼の耐久限に影響を与える。適量のＴａ元素を添加するのは、ＭＸがＣｒ（Ｎｂ，Ｖ）Ｎに変態することを抑えて、ＣｒＴａＮを主とする相を形成させ、当該ＣｒＴａＮ相は、Ｃｒ（Ｎｂ，Ｖ）Ｎ相よりも粗大化しにくく、微細に分散した析出相として存在し、析出強化の役割を果たし、これにより、Ｃｒ元素の含有量の増加に伴う問題を解決する。Ｔａ含有量が高すぎるとマトリックスの中に完全に固溶しにくくなって、Ｔａリッチ粒子として存在し、製錬の難しさを増す。したがって、本発明ではＴａの質量百分率を０．２～０．５％に制限する。

【0039】

Ｚｒは、オーステナイト粒の成長は、Ｚｒ含有量の増加に伴って低減する傾向にあり、かつ、介在物のサイズを低減させる。したがって、本発明ではＺｒの質量百分率を０．１～０．５％に制限する。

【0040】

希土類元素に関しては、Ｃｅ＋Ｙは希土類元素であり、少量の添加は、耐熱鋼の高温下の機械的性質及び耐食性を向上させることができる。希土類元素を混合して加えるのは、相乗効果を発揮し、粒界を浄化、強化し、介在物の数及び形態を制限することによって、高温強度及び耐酸化性を向上させることができ、本発明で総合的な希土類添加量は０．０１～０．３％である。

【0041】

好ましくは、６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼において、質量百分率基準で、その成分は、Ｃ ０．０１～０．１４％、Ｓｉ ０．０５～０．５０％、Ｍｎ ０．０５～０．７０％、Ｃｒ ８．５～１３％、Ｗ ２．０～３．５％、Ｍｏ ０．１～０．７％、Ｎｂ ０．０３～０．０７％、Ｖ ０．１～０．３％、Ｃｏ ２．８～５％、Ｃｕ ０．８～１．２％、Ｎｉ ０．１～０．５％、Ｂ ０．０１～０．０１５％、Ｎ ０．０１～０．０８％、Ｔａ ０．２８～０．４５％、Ｚｒ ０．１～０．５％、Ｃｅ＋Ｙ ０．１～０．２％を含み、残りの成分は、Ｆｅ及び不可避不純物である。

【0042】

本発明は、また、以下のステップを含む６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法を提供する。
ステップＳ１であって、成分配合における各成分の含有量で原料を秤量し、真空誘導炉の中で製錬し、流し込んでインゴットを得て、かつ、不純物元素の含有量を厳しく制限し、前記成分配合は、質量百分率基準で、Ｃ ０．０１～０．１４％、Ｓｉ ０．０５～０．５０％、Ｍｎ ０．０５～０．７０％、Ｃｒ ８．５～１３％、Ｗ ２．０～３．５％、Ｍｏ ０．１～０．７％、Ｎｂ ０．０３～０．０７％、Ｖ ０．１～０．３％、Ｃｏ ２．８～５％、Ｃｕ ０．８～１．５％、Ｎｉ ０．１～０．５％、Ｂ ０．０１～０．０１５％、Ｎ ０．０１～０．０８％、Ｔａ ０．２～０．５％、Ｚｒ ０．１～０．５％、Ｃｅ＋Ｙ ０．０１～０．３％を含み、残りの成分は、Ｆｅ及び不可避不純物である。
ステップＳ２であって、ステップＳ１で得たインゴットに高温均質化処理を行って、保温し、次に、炉ごとに室温に冷却してブランクを得る。
ステップＳ３であって、ステップＳ２で得たブランクに対して、丸め工法、据込み工法又は伸ばし工法で鍛造し、鍛造プロセスで温度が仕上打ち温度より低い時に、炉に戻して加熱してから再び鍛造し、鍛造後に室温に炉冷する。
ステップＳ４であって、ステップＳ３で得た鍛造棒に対して焼きならし及び２回の焼戻し熱処理を行ってクロムタンタル窒化物強化マルテンサイト系耐熱鋼を得て、ここで、１回目の焼戻しの温度は２回目の焼戻しの温度より低い。

【0043】

具体的には、上記のステップＳ２で、高温均質化処理の目的は、インゴット中の高温フェライト、析出相及び合金元素の偏析を解消することである。高温均質化の温度が高すぎると結晶粒が大幅に粗大化しかつ高温フェライトが形成され、低すぎると鋳造組織中のδフェライト、Ｍ_３Ｂ_２などの析出相及び元素偏析を効果的に解消することはできない。大量の実験研究から、高温均質化の温度を１１６０～１２００℃に制限する。保温時間は４～８時間に制限され、保温時間が短すぎるとインゴット中の高温フェライト、析出相、元素偏析などを解消するのに不十分であり、時間が長すぎるとオーバーヒート又はオーバーバーニングを引き起こして、結晶粒が粗大化する可能性がある。

【0044】

具体的には、上記のステップＳ３の鍛造により欠陥を押しつぶし、結晶粒を微細化し、組織を均一化するなどの目的を達成することができ（実施例１に係る耐熱鋼の焼入れ焼戻し後組織は、図３に示すとおりである）、これにより、耐熱鋼の総合性能を向上させるために良好な基礎を作る。荒押し温度が１２００℃より高いと、高温フェライトが形成され、鍛造割れのリスクが上がり、また、荒押し温度が高すぎると結晶粒が大幅に粗大化し、これは後の鍛造プロセスで結晶粒度の制限に難しさを増し、鍛造後に結晶粒が大きすぎる又は混晶が存在する場合は、一方では最終的な機械的性質に影響を与え、他方では探傷にも影響を与える。したがって、本発明では荒押し温度を１１６０～１２００℃に、仕上打ち温度を８５０～９５０℃に制限し、本発明で示されている鍛造の温度区間では、当該鋼は良好な可塑性を備えている。従来技術と比べると、本発明で荒押し温度は同種の鋼よりも１００℃前後高いため、鍛造の温度区間が大幅に拡大する。

【0045】

具体的には、上記のステップＳ４は、以下のステップを含む。
ステップＳ４０１であって、焼きならしであり、焼きならし工程は、鍛造棒を１０５０～１１５０℃に加熱昇温して保温し、次に、室温に空冷することである。
ステップＳ４０２であって、１回目の焼戻しであり、１回目の焼戻し工程は、鍛造棒を６００～７００℃に加熱昇温して、保温し、次に、室温に空冷することである。
ステップＳ４０３であって、２回目の焼戻しであり、２回目の焼戻し工程は、鍛造棒を６８０～７８０℃に加熱昇温して、保温し、次に、室温に空冷することである。

【0046】

具体的には、上記のＳ４０１で、大型鍛造品の熱処理では昇温速度が早すぎると内外の温度差が非常に大きくなり、昇温速度が早すぎると熱割れが起こり得ることを考慮して、大型鍛造品の実際の熱処理のルールに基づいて、室温下で鍛造棒を加熱炉に入れ、昇温速度は１００℃／時間以下である。

【0047】

具体的には、上記のＳ４０１で、保温時間が長すぎると結晶粒が大幅に粗大化し、短すぎると鍛造品の熱処理は不十分になる。したがって、保温時間を１～１０時間に制限する。

【0048】

具体的には、上記のＳ４０２で、１回目の焼戻しの役割は、ＣｒＴａＮの析出を促進して、Ｎ元素をＣｒＴａＮ相に固定することである。６５０℃前後は、１２％Ｃｒ鋼中のＣｒＴａＮが最も析出しやすい温度区間であるためである。当該温度下で焼戻しすれば、極めて微細に分散したＣｒＴａＮ相を形成させることができ、当該ＣｒＴａＮ相は他のＭＸ、Ｃｒ_２３Ｃ_６、ラーベス（Ｌａｖｅｓ）などの析出相よりも成長しにくい。焼戻し温度が高すぎると炭化物が多く析出して、マルテンサイト組織はラス幅が広がり、転位密度が低下することで、強さが大きく低下してしまう。焼戻し温度が低すぎるとＣｒＴａＮの析出を促進するのに不十分である。保温時間が長すぎると性能が低下し、短すぎると熱処理及び元素の拡散には不十分である。したがって、焼戻し温度を６００～７００℃に、保温時間を５～１０時間に制限する。

【0049】

具体的には、上記のＳ４０３で、２回目の焼戻しの役割は、完全な焼戻しマルテンサイト組織を形成させて、良好な総合性能を得ることである。焼戻し温度が高すぎると、強さは不十分であり、焼戻し温度が低すぎると、衝撃強さは非常に低下してしまい、保温時間が長すぎると、析出相のサイズは大きくなり、強さと衝撃値はいずれも性能要件を満たすことができず、保温時間が短すぎると、鍛造品の熱処理及び焼戻しマルテンサイトの形成には不十分である。したがって、焼戻し温度を６８０～７８０℃に、保温時間を５～１０時間に制限する。

【0050】

なお、上記の焼きならし温度は、Ｍ_２３Ｃ_６、Ｍ_３Ｂ_２、ラーベス（Ｌａｖｅｓ）などの析出相を完全に解消して、合金元素をマトリックスに完全に固溶させることができ、かつ、結晶粒度がグレード２以内に制限されており、また、δフェライトは形成されない。１回目の低温焼戻しは、ＣｒＴａＮの析出を促進して、Ｎ元素をＣｒＴａＮ相に固定することができ、２回目の高温焼戻しは、新たに変態したマルテンサイトの焼戻しにより、最終的に組織は全て均一な焼戻しマルテンサイト＋析出相であることを保証し、焼戻しマルテンサイトと析出相の割合は、それぞれ、９８％、２％であり、析出相は、微細に分散してラス境界及び粒界に分布して、良好な強化の役割を果たす。

【0051】

上記の熱処理を経た耐熱鋼の組織は、完全な焼戻しマルテンサイト組織＋析出相であり、析出相は、主に、微細に分散分布したＭ_２３Ｃ_６、ＣｒＴａＮ、少量の微細なラーベス（Ｌａｖｅｓ）相及びナノ分散強化Ｃｕ相である。

【0052】

なお、上記の熱処理を経た耐熱鋼は、室温下の降伏強さが６６０ＭＰａより大きく、引張強さが８５０ＭＰａより大きく、伸びが１６％以上であり、断面の収縮率が５０％以上であり、衝撃エネルギーが２０Ｊ以上である。６３０℃下の降伏強さは２８０ＭＰａより大きく、引張強さが３８０ＭＰａより大きく、伸びが２２％以上であり、断面の収縮率が６２％以上であり、６５０℃、１８０ＭＰａ下のクリープ破壊時間が３５００時間より大きく、６５０℃下の耐酸化による重量増加（４００時間）が０．３ｍｇ／ｍ^２以下である。性能は優れる。

【0053】

以下、特定の実施例及び比較例で本発明に係る鋼の成分及び工程パラメータの正確な制限の利点を示す。

【0054】

（実施例１）
本実施例は、６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼及びその製造方法を提供する。

【0055】

本実施例の化学組成は、重量百分含有量基準で、Ｃ ０．０５％、Ｓｉ ０．３０％、Ｍｎ ０．５０％、Ｃｒ １２．０％、Ｗ ３．０％、Ｍｏ ０．２％、Ｎｂ ０．０５、Ｖ ０．２％、Ｃｏ ４．５％、Ｎｉ ０．２％、Ｃｕ １．０％、Ｂ ０．０１％、Ｎ ０．０４５％、Ｔａ ０．３２％、Ｚｒ ０．３％、Ｃｅ＋Ｙ ０．１５％を含み、残りの成分は、Ｆｅ及び不可避不純物である。

【0056】

耐熱鋼の製造方法は、以下を含む。
ステップＳ１であって、合金の成分比率で、真空誘導炉の中で製錬し、流し込んでインゴットを得て、不純物元素の含有量を厳しく制限する。
ステップＳ２であって、ステップＳ１で得たインゴットに高温均質化処理を行い、次に、炉ごとに室温に冷却してブランクを得て、ここで、高温均質化の温度は１１８０℃であり、保温時間は５時間である。
ステップＳ３であって、ステップＳ２で得たブランクに対して、丸め工法、据込み工法又は伸ばし工法で鍛造し、荒押し温度は１１８０℃であり、仕上打ち温度は９５０℃であり、鍛造プロセスで仕上打ち温度より低いと炉に戻して加熱してから再び鍛造する必要がある。
ステップＳ４であって、ステップＳ３で得た鍛造棒に対して焼きならし及び２回の焼戻し熱処理を行ってクロムタンタル窒化物強化マルテンサイト系耐熱鋼を得て、ここで、焼きならし温度は１１００℃であり、保温時間は５時間であり、１回目の焼戻しの温度は６５０℃であり、１回目の焼戻しの保温時間は６時間であり、２回目の焼戻しの温度は７４０℃であり、２回目の焼戻しの保温時間は６時間である。

【0057】

実施例１～４及び比較例１、２に係る鋼の化学組成を表１に示しており、実施例２～４の工程ステップは実施例１と同じであり、具体的な工程パラメータを表２に示しており、実施例１～４及び比較例１、２の性能を表３及び表４に、実施例１～４及び比較例１、２の金属組織を表５に示している。

【0058】

比較例１は、その化学組成にＣｕ、Ｔａ、Ｚｒ又は希土類元素が添加されず、比較例２は、その化学組成にＴａ元素が添加され、具体的な化学組成は、表１に示すとおりである。比較例１、２の工程ステップは実施例１と同じであり、具体的な工程パラメータを表２に示しており、実施例１～４とのその各性能指標の比較は、表３に示すとおりである。表３から分かるように、比較例と比べて、実施例は各性能がより優れている。

【0059】

上述したのが本発明の特定の好ましい実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲はこれに限定されず、本発明に開示されている技術範囲において、当業者が想到しやすい変化又は置換は、本発明の保護範囲に含まれるものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【手続補正書】

【提出日】2024-05-01

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼であって、
質量百分率基準で、その成分は、Ｃ ０．０１～０．１４％、Ｓｉ ０．０５～０．５０％、Ｍｎ ０．０５～０．７０％、Ｃｒ ８．５～１３％、Ｗ ２．０～３．５％、Ｍｏ ０．１～０．７％、Ｎｂ ０．０３～０．０７％、Ｖ ０．１～０．３％、Ｃｏ ２．８～５％、Ｃｕ ０．８～１．５％、Ｎｉ ０．１～０．５％、Ｂ ０．０１～０．０１５％、Ｎ ０．０１～０．０８％、Ｔａ ０．２～０．５％、Ｚｒ ０．１～０．５％、Ｃｅ＋Ｙ ０．０１～０．３％を含み、残りの成分は、Ｆｅ及び不可避不純物である、
６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼。

【請求項2】

質量百分率基準で、その成分は、Ｃ ０．０１～０．１４％、Ｓｉ ０．０５～０．５０％、Ｍｎ ０．０５～０．７０％、Ｃｒ ８．５～１３％、Ｗ ２．０～３．５％、Ｍｏ ０．１～０．７％、Ｎｂ ０．０３～０．０７％、Ｖ ０．１～０．３％、Ｃｏ ２．８～５％、Ｃｕ ０．８～１．２％、Ｎｉ ０．１～０．５％、Ｂ ０．０１～０．０１５％、Ｎ ０．０１～０．０８％、Ｔａ ０．２８～０．４５％、Ｚｒ ０．１～０．５％、Ｃｅ＋Ｙ ０．１～０．２％を含み、残りの成分は、Ｆｅ及び不可避不純物である、
請求項１に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼。

【請求項3】

前記耐熱鋼の微細構造は、完全な焼戻しマルテンサイト組織と析出相であり、前記析出相は、分散分布したＭ_２３Ｃ_６型炭化物、ＣｒＴａＮ相、ラーベス（Ｌａｖｅｓ）相及びナノ分散強化Ｃｕ相を含む、
請求項１又は２に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼。

【請求項4】

成分配合における各成分の含有量で原料を秤量し、真空誘導炉の中で製錬し、流し込んでインゴットを得て、かつ、不純物元素の含有量を厳しく制限し、前記成分配合は、質量百分率基準で、Ｃ ０．０１～０．１４％、Ｓｉ ０．０５～０．５０％、Ｍｎ ０．０５～０．７０％、Ｃｒ ８．５～１３％、Ｗ ２．０～３．５％、Ｍｏ ０．１～０．７％、Ｎｂ ０．０３～０．０７％、Ｖ ０．１～０．３％、Ｃｏ ２．８～５％、Ｃｕ ０．８～１．５％、Ｎｉ ０．１～０．５％、Ｂ ０．０１～０．０１５％、Ｎ ０．０１～０．０８％、Ｔａ ０．２～０．５％、Ｚｒ ０．１～０．５％、Ｃｅ＋Ｙ ０．０１～０．３％を含み、残りの成分は、Ｆｅ及び不可避不純物である、ステップＳ１と、
ステップＳ１で得たインゴットに高温均質化処理を行って、保温し、次に、炉ごとに室温に冷却してブランクを得る、ステップＳ２と、
ステップＳ２で得たブランクに対して、丸め工法、据込み工法又は伸ばし工法で鍛造し、鍛造プロセスで温度が仕上打ち温度より低い時に、炉に戻して加熱してから再び鍛造し、鍛造後に室温に炉冷する、ステップＳ３と、
ステップＳ３で得た鍛造棒に対して焼きならし及び２回の焼戻し熱処理を行ってクロムタンタル窒化物強化マルテンサイト系耐熱鋼を得て、ここで、１回目の焼戻しの温度は２回目の焼戻しの温度より低い、ステップＳ４と、を含む、
請求項１又は２に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法。

【請求項5】

前記ステップＳ２で、前記高温均質化処理の温度は１１６０～１２００℃であり、保温時間は４～８時間である、
請求項４に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法。

【請求項6】

前記ステップＳ３で、前記鍛造プロセスで荒押し温度は１１６０～１２００℃であり、仕上打ち温度は８５０～９５０℃である、
請求項４に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法。

【請求項7】

前記ステップＳ４は、
焼きならしであって、焼きならし工程は、前記鍛造棒を１０５０～１１５０℃に加熱昇温して保温し、次に、室温に空冷することである、ステップＳ４０１と、
１回目の焼戻しであって、１回目の焼戻し工程は、前記鍛造棒を６００～７００℃に加熱昇温して、保温し、次に、室温に空冷する、ステップＳ４０２と、
２回目の焼戻しであって、２回目の焼戻し工程は、前記鍛造棒を６８０～７８０℃に加熱昇温して、保温し、次に、室温に空冷する、ステップＳ４０３と、を含む、
請求項４に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法。

【請求項8】

前記ステップＳ４０１で、昇温速度は１００℃／時間以下であり、保温時間は１～１０時間である、
請求項７に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法。

【請求項9】

前記ステップＳ４０２で、保温時間は５～１０時間である、
請求項７に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法。

【請求項10】

前記ステップＳ４０３で、保温時間は５～１０時間である、
請求項７に記載の６３０℃以上用のマルテンサイト系耐熱鋼の製造方法。

【国際調査報告】