耐熱鋼-とは、高温酸化耐性と高温強度を備えた鋼-を指します。-高温酸化耐性は、ワークピースを高温で長期にわたって確実に動作させるための重要な条件です。-高温空気などの酸化環境では、酸素が鋼の表面と化学反応してさまざまな酸化鉄層を形成します。この酸化皮膜は多孔質であり、鋼本来の性質を失い、剥がれやすくなります。鋼の高温耐酸化性を向上させるために、鋼に合金元素が添加され、それによって酸化物の構造が変化します。一般的に使用される合金元素には、クロム、シリコン、アルミニウムなどがあります。これらは酸素と反応して、鋼の表面に緻密で安定した酸化物層、つまり Cr2O3、SiO2、Al2O3 などの不動態化層を形成し、鋼をさらなる酸化から保護します。クロム、シリコン、アルミニウムの量が多いほど高温酸化耐性が向上しますが、シリコンとアルミニウムの量が多すぎると鋼の機械的特性と加工性が低下します。したがって、耐熱鋼-は主な合金元素としてクロムを使用し、補助元素としてシリコンとアルミニウムを使用します。つまり、鋼の高温酸化耐性はその化学組成にのみ関係します。
-高温強度とは、高温で長期間機械的負荷に耐える鋼の能力を指します。鋼は高温で 2 つの主なタイプの機械的負荷を受けます。軟化 (温度の上昇に伴って強度が低下する) とクリープ (一定の応力下で時間の経過とともに塑性変形がゆっくりと増加する) です。高温における鋼の塑性変形は、粒内滑りと粒界滑りによって引き起こされます。合金化は鋼の高温強度を向上させるために一般的に使用されます。-これには、合金元素を添加して原子間の結合を強化し、良好な微細構造を作成することが含まれます。クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、チタンを添加すると、鋼のマトリックスが強化され、再結晶温度が上昇し、強化用炭化物や Cr23C6、VC、TiC などの金属間化合物が形成されます。これらの強化相は高温でも安定であり、溶解せず、凝集せず、硬度を維持します。ニッケルの添加は主にオーステナイトを得ることが目的です。オーステナイトはフェライトよりも原子配列が密であるため、原子間の結合が強くなり、原子の拡散が少なくなります。したがって、オーステナイトはより優れた高温強度を示します。-耐熱鋼の高温強度--は、化学組成だけでなく微細構造にも関係していることは明らかです。