本发明专利技术提供一种奥氏体类耐热合金，该奥氏体类耐热合金含有Ｃ≤０．１５％、Ｓｉ≤２％、Ｍｎ≤３％、Ｎｉ：４０％～８０％、Ｃｒ：１５％～４０％、Ｗ和Ｍｏ：合计１％～１５％、Ｔｉ≤３％、Ａｌ≤３％、Ｎ≤０．０３％和Ｏ≤０．０３％，剩余部分由Ｆｅ和杂质构成，杂质中的Ｐ≤０．０４％、Ｓ≤０．０３％、Ｓｎ≤０．１％、Ａｓ≤０．０１％、Ｚｎ≤０．０１％、Ｐｂ≤０．０１％、Ｓｂ≤０．０１％，Ｐ１＝Ｓ＋｛（Ｐ＋Ｓｎ）／２｝＋｛（Ａｓ＋Ｚｎ＋Ｐｂ＋Ｓｂ）／５｝和Ｐ２＝Ｔｉ＋２Ａｌ，满足“Ｐ１≤０．０５０”、“０．２≤Ｐ２≤７．５－１０×Ｐ１”、“Ｐ２≤９．０－１００×Ｏ”、“Ｎ≤０．００２×Ｐ２＋０．０１９”的式子，焊接操作性优异，并且在焊接操作时和高温下的长时间使用时，能防止ＨＡＺ的裂纹，而且蠕变强度也优异。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及奥氏体类耐热合金。具体而言，涉及用于发电用锅炉、化工设备等高温 设备的焊接性优异的奥氏体类耐热合金。
技术介绍
近年来，为了高效率化，在全世界新开发有提高了蒸气的温度和压力的超超临界 压力锅炉。具体来说，计划将之前的600°C左右的蒸气温度提高到650°C以上，甚至700°C以 上。这是因为节能和有效利用资源以及为了保护环境而削减C02气体排放量已经成为解决 能源问题的课题之一，成为重要的产业政策。而且，在燃烧化石燃料的发电用锅炉、化工用 的反应炉等情况下，高效率的超超临界压力的锅炉、反应炉是有利的。蒸气的高温高压化使锅炉的过热器管、化工用的反应炉管、以及由作为耐热耐压 构件的厚板和锻造件等形成的高温设备实际工作时的温度提高到700°C以上。因此，在这样 过于苛刻的环境下被长期使用的材料不仅被要求高温强度和高温耐蚀性良好，而且被要求 长期的金属组织的稳定性、蠕变特性良好。因此，专利文献1 3公开了一种耐热合金，其不仅提高Cr和Ni的含量，而且含 有Mo和W中的1种以上，从而谋求提高作为高温强度的蠕变断裂强度。而且，为了应对变得越来越严格的高温强度特性的要求，特别是对蠕变断裂强度 的要求，专利文献4 7公开了一种耐热合金，其以质量％计含有28 % 38%的Cr、35% 60%的Ni，有效利用以Cr为主体的体心立方构造的a -Cr相的析出，从而谋求进一步改善 蠕变断裂强度。另一方面，专利文献8 11公开了一种Ni基合金，其含有Mo和/或W而谋求固 溶强化，并且含有A1和Ti，有效利用作为金属互化物的、，相的析出强化，具体来说，有效 利用Ni3(Al、Ti)的析出强化，从而在上述那样过于苛刻的高温环境下进行使用。此外，在专利文献12中提出一种高Ni奥氏体类耐热合金，其通过调整A1和Ti的 添加比率、使、，相析出，以此来改善蠕变强度。专利文献1 日本特开昭60-100640号公报专利文献2 日本特开昭64-55352号公报专利文献3 日本特开平2-200756号公报专利文献4 日本特开平7-216511号公报专利文献5 日本特开平7-331390号公报专利文献6 日本特开平8-127848号公报专利文献7 日本特开平8-218140号公报专利文献8 日本特开昭51-84726号公报专利文献9 日本特开昭51-84727号公报专利文献10 日本特开平7-150277号公报专利文献11 日本特表2002-518599号公报专利文献12 日本特开平9-157779号公报上述的专利文献1 12公开有改善了蠕变断裂强度的奥氏体类耐热合金，但是未 从作为构造构件来进行组装时的“焊接性”这种观点来进行研讨。奥氏体类耐热合金通常通过焊接被组装于各种构造物中，且在高温下使用，但若 合金元素量增加，则在焊接操作时会产生焊接热影响部(以下、称为“HAZ”)、特别是与熔融 边界相邻的HAZ将产生裂纹这样的问题，对此，例如在日本“焊接学会编焊接_接合手册第 2版(平成15年、丸善)”的第948 950页中有所记载。另外，对于与上述的熔融边界相邻的HAZ产生裂纹的原因，人们虽提出有晶界析 出相起因说或晶界偏析起因说等多种说法，但其机理完全没有被确定。除此之外，在长时间高温下使用的情况下也会产生在HAZ产生裂纹的这种问题。 例如，R. N. Younger 等人在"Journal ofThe Iron and Steel Institute、October (1980)、 第 188 页”和 “British Welding Journal、December (1961)、第 579 页，，中指出，对于 18Cr-8Ni类奥氏体类耐热钢的焊接部，会由于长时间加热而在HAZ上产生晶界裂纹。而且， 在这些文献中，暗示了作为影响上述HAZ的晶界裂纹的因素的M23C6和NbC炭化物的作用。而且，内木等人在日本“石川岛播磨技报、第15卷(1975)第2号、第209页”中对 18Cr-8Ni-Nb类奥氏体类耐热钢焊接部的长时间加热时的HAZ的晶界裂纹的防止对策进行 了研究，从焊接工艺方面提出了通过应用适当的焊后热处理来降低焊接残留应力的有效对 策。这样，在奥氏体类耐热钢中，焊接操作时在HAZ产生裂纹，或在长时间使用中在 HAZ产生裂纹的现象是从以前就公知的，但并没有完全弄清机理，而且其对策，特别是从材 料方面的对策没有被确定。特别是近年来，在许多被提出的奥氏体类耐热钢中，随着高强度化，多种合金元素 被添加，存在产生于这些焊接部的裂纹更加明显化的倾向。另一方面，在作为焊接构造物使用的情况下，除了要抑制因如上述那样的材质而 引起的缺陷也就是焊接裂纹外，抑制因可溶作业性而引起的缺陷也就是熔合不良、焊道不 规则等也是很重要的。另外，如上所述，近年来被开发的高强度奥氏体类耐热钢含有大量的 合金元素。因此，和焊接金属的结合性容易变差，也有容易产生因焊接作业性而引起缺陷的 倾向。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述现状而提出的，其目的在于提供一种用于在高温下使用的设备 的、焊接性优异的奥氏体类耐热合金。另外，所谓“焊接性优异”具体来说是指在焊接时操作性优异，并且在焊接操作时 和高温下的长时间使用时能防止在HAZ产生裂纹。本专利技术人为了解决上述的课题，对焊接操作时产生于HAZ的裂纹和在长时间使用 中在HAZ产生的裂纹进行了详细的调查。其结果，得知为了在上述两方面防止这些裂纹，将 使晶界脆化的元素的含量限制在规定的范围内是最有效的，而且，将对晶粒内的微细析出 相析出有促进作用的元素的含量限制在规定的范围内也是有效的。而且，具体来说，得知通过〔1〕将？、5、511、513、？13、211和48的含量限制在规定的范围内、〔2〕使Ti和A1的含量最佳化来谋求解决问题。另一方面，本专利技术人也对因在焊接操作中产生的焊接作业性而引起的缺陷进行了 详细的调查。其结果，得知为了防止操作缺陷的产生，抑制焊接焊渣的生成是有效的，具体 来说，〔3〕将Ti、Al和0的含量限制在规定的范围内是有效的。另外，本专利技术人对焊接操作中在HAZ所产生的裂纹部进行了详细的调查，其结果 具体明确了下述<1> <3>的事项。<1>裂纹产生于与熔融边界接触的结晶晶界。<2>确认在焊接操作中与熔融边界接触的结晶晶界产生的裂纹断面上有熔融痕， 在断面上产生P和S、以及A1和Ti的浓化。<3>裂纹部附近的微观组织与母材相比，在晶粒内含有Ti和A1的相的生成较少。另一方面，本专利技术人对长时间高温下所使用的焊接部上所产生的裂纹部进行了详 细的调查，其结果具体明确了下述<4> <6>的事项。<4>裂纹产生于被暴露在由焊接带来的高温中的、所谓“粗粒HAZ”的结晶晶界。<5>裂纹断面缺乏延展性，在断面上产生P、S、Sn等的使晶界脆化的元素浓化的情 况。<6>裂纹部附近的微观组织在晶粒内含有非常微细的Ti和A1的相大量析出。通过上述的事项，本专利技术人最后认为，在焊接操作中，在与熔融边界连接的结晶晶 界所产生的裂纹是因如下两种偏析导致晶界的熔点降低，产生局部熔融，并且该熔融了的 部位由于焊接热应力而形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种奥氏体类耐热合金，其特征在于，以质量％计，含有Ｃ：０．１５％以下、Ｓｉ：２％以下、Ｍｎ：３％以下、Ｎｉ：４０％～８０％、Ｃｒ：１５％～４０％、Ｗ和Ｍｏ：合计１％～１５％，Ｔｉ：３％以下、Ａｌ：３％以下、Ｎ：０．０３％以下以及Ｏ：０．０３％以下，剩余部分由Ｆｅ和杂质构成，杂质中的Ｐ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｚｎ、Ｐｂ和Ｓｂ分别为Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｎ：０．１％以下、Ａｓ：０．０１％以下、Ｚｎ：０．０１％以下、Ｐｂ：０．０１％以下以及Ｓｂ：０．０１％以下，且下述的（１）式所表示的Ｐ１的值和下述的（２）式所表示Ｐ２的值满足下述（３）～（６）式的关系：Ｐ１＝Ｓ＋｛（Ｐ＋Ｓｎ）／２｝＋｛（Ａｓ＋Ｚｎ＋Ｐｂ＋Ｓｂ）／５｝．．．（１），Ｐ２＝Ｔｉ＋２Ａｌ．．．（２），Ｐ１≤０．０５０．．．（３），０．２≤Ｐ２≤７．５－１０×Ｐ１．．．（４），Ｐ２≤９．０－１００×Ｏ．．．（５），Ｎ≤０．００２×Ｐ２＋０．０１９．．．（６），上述式中的元素符号表示该元素的以质量％计的含量。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：平田弘征，伊势田敦朗，冈田浩一，仙波润之，河野佳织，宫原整，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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