一种Ni基耐热合金用焊接材料，在焊接时具有优异的焊接作业性和耐热裂纹性，其具有下述化学组成：包含C：0.06～0.18％、Si≤0.5％、Mn≤1.5％、Ni：45～55％、Cr：25～35％、W：7.0～13.0％、Ti：超过0.2％且1.5％以下、Al<0.1％以及N：0.002～0.20％、进而根据需要Nb≤1.0％，并且剩余部分为Fe和杂质，杂质中的O≤0.02％、P≤0.008％以及S≤0.005％。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种Ni基耐热合金用焊接材料，在焊接时具有优异的焊接作业性和耐热裂纹性，其具有下述化学组成：包含C：0.06～0.18％、Si≤0.5％、Mn≤1.5％、Ni：45～55％、Cr：25～35％、W：7.0～13.0％、Ti：超过0.2％且1.5％以下、Al<0.1％以及N：0.002～0.20％、进而根据需要Nb≤1.0％，并且剩余部分为Fe和杂质，杂质中的O≤0.02％、P≤0.008％以及S≤0.005％。【专利说明】Ni基耐热合金用焊接材料以及使用其而成的焊接金属及焊接接头
本专利技术涉及Ni基耐热合金用焊接材料以及使用其而成的焊接金属及焊接接头。具体而言，涉及适于将发电用锅炉等在高温下使用的设备中使用的Ni基耐热合金焊接的焊接材料以及使用其得到的焊接金属及焊接接头。
技术介绍
近年，从环境负荷降低的观点考虑，在全球范围内推进在发电用锅炉等中使运转条件高温、高压化，对于其中使用的材料要求具有更优异的高温强度。作为满足这种要求的材料，例如有UNS N06617中规定的Ni基耐热合金。另外，专利文献I?5中公开了各种Ni基合金。这些Ni基合金为了满足作为母材的必要性能，都规定了各种各样的合金元素范围。使用这些Ni基耐热合金作为结构物时，通常通过焊接组装。但是，通过焊接组装时，若直接使用Ni基合金母材作为焊接材料，则焊接金属中的焊接时的热裂纹敏感性有可能升高。因此，作为焊接材料，并非直接转用具有宽的组成范围的Ni基合金母材，而必须使用进一步严格管理了成分范围的合金来实现防止上述热裂纹。需要说明的是，上述“焊接时的热裂纹”包括“结晶裂纹”和“失塑裂纹”。另一方面，作为通过焊接来组装时使用的Ni基耐热合金用焊接材料，已知AWSA5.14-2005ER NiCrCoMo-1。进而，专利文献6?8中提出了各种Ni基合金用焊接材料。专利文献6中提出了一种氧化物分散强化型合金用焊接材料，其为具有高强度的氧化物分散强化型合金与耐热合金的焊接中使用的焊接材料，通过积极含有Mo、Nb等固溶强化元素来实现强度提高。专利文献7中提出了有效利用通过Mo和W实现的固溶强化以及通过Al和Ti实现的析出强化效果来实现高强度化的Ni基合金用焊接材料，专利文献8中提出了含有Nb和W来实现兼顾焊接时的结晶裂纹和蠕变强度的Ni基合金用焊接材料。然而，虽然使用上述Ni基耐热合金和Ni基耐热合金用焊接材料而成的焊接结构物能够在高温下使用，但是在高温下长时间使用时，有可能在焊接部产生裂纹。例如非专利文献I中指出，在Ni基耐热合金的焊接热影响区(以下称为“HAZ”)中，在焊接后热处理中产生晶界裂纹，暗示了除了 Y’相的析出之外，S的晶界偏析也会造成影响。另外，非专利文献2中对18Cr-8Ni_Nb系的奥氏体系耐热钢焊接部的长时间加热时的HAZ中的晶界裂纹的防止对策进行了研究。并且从通过适当的后热处理的适用来降低焊接残余应力对于HAZ中的晶界裂纹防止而言是有效的焊接工艺方面提出了对策。如此，虽然一直以来已知长时间使用Ni基耐热合金时，在HAZ产生裂纹的现象，但是近年，随着为了材料的高强度化而含有各种合金元素，存在长时间加热时的裂纹产生在焊接金属中明显化的倾向。但是，对于长时间使用中焊接部产生的裂纹，仍然没有完全清楚机理，进而，没有确立裂纹对策、特别是没有从焊接金属中的材料方面确立裂纹对策。因此，使用上述作为Ni基耐热合金用焊接材料已知的AWS A5.14-2005ERNiCrCoMo-1得到的焊接金属，对于长时间使用中产生的裂纹(以下称为“应力松弛裂纹”)残留问题。另外，上述专利文献6和专利文献7完全没有考虑到应力松弛裂纹。因此，使用上述专利文献6和专利文献7中提出的焊接材料得到的焊接金属，对于应力松弛裂纹也残留问题。并且，上述专利文献6和专利文献7中提出的焊接材料含有大量的Ti或/和Al时，还存在焊接时的作业性差的问题。另一方面，对于本专利技术人等在专利文献8中提出的焊接材料而言，由于Ti含量少，在确保更良好的蠕变强度方面存在应该改善的余地。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开昭63-050440号公报专利文献2:日本特开平9-157779号公报专利文献3:日本特开2004-3000号公报专利文献4:国际公开第2009/154161号专利文献5:日本特开2010-150593公报专利文献6:日本特开平10-193174号公报专利文献7:国际公开第2010/013565号专利文献8:日本特开2008-207242号公报非专利文献非专利文献1:井川等:溶接学会誌(焊接学会志)、第47卷(1978)第10号、P.679非专利文献2:内木等:石川島播磨技報(石川岛播磨技报)、第15卷(1975)第2号、P.209
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是鉴于上述现状而提出的，其目的在于，提供焊接时具有优异的耐热裂纹性的Ni基耐热合金用焊接材料以及使用其而成的具有焊接中的耐热裂纹性、高温下长时间使用中的耐应力松弛裂纹性和良好的蠕变强度的焊接金属。进而，本专利技术的目的在于，提供由使用该焊接材料而成的焊接金属和高温强度优异的Ni基耐热合金的母材形成的焊接接头。用于解决问题的方案本专利技术人等为了解决前述问题，首先对高温下长时间使用中产生于焊接金属的应力松弛裂纹进行了详细调查。其结果可知下述(a)?(C)的事项。(a)应力松弛裂纹产生于焊接金属的柱状晶边界。(b)裂纹断面缺乏延展性，P和S富集于断面上。(c)在裂纹部附近的显微组织中，在晶粒内析出大量的微细的金属间化合物。由上述(a)~(c)的判明事项，本专利技术人等得到下述⑷~(f)的结论。(d)对于应力松弛裂纹而言，对于起因于焊接时的凝固以及此后的高温下的加热中P和S偏析而变弱的晶界，作用焊接残余应力和外部应力，由此开口。(e)在晶粒内微细析出大量的金属间化合物或/和碳氮化物时，晶粒内的变形能力降低，因此产生应力向晶界面集中，由于与晶界变弱的重叠作用，容易产生裂纹。(f)非专利文献I中对HAZ中的类似裂纹暗示了上述机理。并且非专利文献I中记载了，为了降低或固定使晶界变弱的S而含有Ca和Mg对于防止这种裂纹而言是有效的。但是，通常焊接金属以凝固原样的组织使用，预想与使得经过热处理等调质的母材恢复到原样的HAZ相比现象不同，因此非专利文献I中提出的HAZ中的裂纹对策可以直接适用于应力松弛裂纹的可能性小。具体而言，上述非专利文献I中提出的Ca和Mg与氧的亲和力非常强，因此在焊接中容易形成氧化物，对焊接后的焊接金属的成品率受到焊接条件的影响，难以稳定地得到其效果。进而，杂质元素的极端降低、特别是P的降低导致制造成本大幅增大，因此难以对于大量生产的工业产品适用。因此，本专利技术人等为了防止应力松弛裂纹而实施了更详细的研究。其结果判明，通过下述(g)和(h)，可以降低对于应力松弛裂纹的敏感性。(g)将在晶界偏析而使晶界变弱的焊接金属中的S和P的含量限制于特定范围内。 (h)将以金属间化合物或/和碳氮化物形式微细析出而导致晶粒内变形阻力增大的元素、具体而言Ti和Al的含量限制于特定范围内。但是，即使采用上述(g)和(h)的对策，也不能完全防止应力松弛裂纹。并且判明，由于不能充分有效利用析出强化效果，得不本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ni基耐热合金用焊接材料，其特征在于，其具有下述化学组成：按质量％计包含C：0.06～0.18％、Si：0.5％以下、Mn：1.5％以下、Ni：45～55％、Cr：25～35％、W：7.0～13.0％、Ti：超过0.2％且1.5％以下、Al：不足0.1％以及N：0.002～0.20％，并且剩余部分为Fe和杂质，杂质中的O、P和S按质量％计分别为O：0.02％以下、P：0.008％以下以及S：0.005％以下。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：平田弘征，净徳佳奈，小川和博，仙波润之，吉泽满，伊势田敦朗，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。