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冶金工业大型辊底式加热炉的炉底辊辊环长期工作在1100-1150℃条件下，并承受一定动态载荷，对材质要求比较苛刻。不仅要有良好的抗氧化性能，而且还要有一定的高温强度，其材质传统采用ZG0．5C48Ni28CrW5合金，基本可以满足使用要求。但由于较高的镍和钨含量，使生产成本较高。本文以HP40合金（“H”heat-resisitant表示耐热“P”与Ni含量有关，国内牌号ZG0．4C35Ni25Cr）为基础，分别加入质量百分数为0．4、0．8、1．2、1．6、2．1的Nb和0．3％的稀土元素Y，以铸造和服役过程中析出的碳化物为强化相，并辅以微量强化元素Ti、Mo、B，做为上述辊环的替代材料，以降低生产成本。
本课题合金在真空感应熔炼炉中熔炼，利用金相显微镜和扫描电镜对合金铸态和固溶处理+时效后的显微组织进行分析；利用透射电子显微镜的电子衍射花样和X射线能谱分析技术分别对合金碳化物晶体结构和成分进行分析；利用SX10-b11箱式电阻炉和Gleeble1500热模拟实验机对试验合金分别进行1150℃条件下的高温抗氧化和高温拉伸实验。研究Nb含量对HP40合金微观组织、高温抗氧化性能和高温力学性能的影响。实验主要结果如下：
Nb含量对HP40合金的显微组织有着显著影响，可以改变晶界析出相类型、形貌、分布和数量，对晶界起到强化或弱化的作用。在1100℃固溶处理+1050℃时效120h后，晶界M7C3型碳化物向M23C6型碳化物转变，骨架状碳化物退化。晶内有大量MC型、M23C6型二次碳化物和Laves相析出，有效地阻碍了位错运动，显著提高了HP40合金的热强性。含Nb0．8％的HP40合金在1150℃条件下具有最佳的抗氧化性能和高温力学性能，氧化增重速率为0．766g/㎡h，属抗氧化级，抗拉强度和屈服强度分别为为51．98MPa和31．21MPa。加入的微量元素Y、Ti偏聚在奥氏体枝晶间，在合金铸造凝固的过程中首先以高温下稳定的Y3C或TiC的形式析出，并成为Nb或Cr碳化物的形核地，减小了共晶碳化物M23C6形成连续网状的可能性，提高了合金高温下的力学性能。
与离心铸造成型的辊环材料（ZG0．5C48Ni28CrW5，1150℃时抗拉强度：56．26MPa，屈服强度：34．45MPa）相比，添加Nb、Y的HP40合金的高温力学性能略低于前者，若改变HP40合金的成型工艺为离心铸造成型，其屈服强度可提高约10％，所以作为替代辊环材料是可行的。