锻造用耐热钢及其制造方法、锻造部件及其制造方法技术

本发明专利技术提供实施方式的锻造用耐热钢，其中，以质量％计，含有C：0.05～0.2、Si：0.01～0.1、Mn：0.01～0.15、Ni：0.05～1、Cr：8以上且低于10、Mo：0.05～1、V：0.05～0.3、Co：1～5、W：1～2.2、N：0.01以上且低于0.015、Nb：0.01～0.15、B：0.003～0.03，残余部分包含Fe以及不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】
本申请基于2010年12月28日提出的日本专利申请2010-293314号主张优先权，在此援引加入其全部内容。
本专利技术所记载的实施方式涉及锻造用耐热钢、锻造用耐热钢的制造方法、锻造部件以及锻造部件的制造方法。
技术介绍
在火力发电系统中，为了使发电效率更高效率化，有使汽轮机的蒸气温度上升的倾向。其结果是，用于汽轮机的锻造用耐热钢所要求的高温特性也变得更加严格。至今为止，作为用于汽轮机的锻造用耐热钢，进行了大量提案。作为用于汽轮机的锻造用耐热钢，为了有助于进一步提高发电效率，需要提高长时间蠕变断裂寿命。从防止在运转时破坏的观点出发，对于如汽轮机的涡轮转子这样的作为旋转部件并且构成大型锻造部件的材料，要求优良的蠕变延展性和韧性。锻造用耐热钢如果受到高温下长时间的时效或长时间的蠕变变形，则有时蠕变断裂延性和韧性降低。如果在作为大型旋转构造部件的涡轮转子中产生这些特性的降低，运用上的危险性提高。但是，在以往的锻造用耐热钢中，虽然以从使蠕变断裂寿命提高的观点出发进行的组成改良为中心进行了研究，但对于考虑到蠕变延展性和韧性的组成改良没有充分进行研究。对于提高长时间蠕 变断裂寿命以及提高蠕变断裂延展性和韧性，要实现全部兼顾是非常困难的。【附图说明】图1是表示Cr含有率与蠕变断裂寿命以及FATT的关系的图。图2是表示W含有率与蠕变断裂寿命以及FATT的关系的图。图3是表示N含有率与蠕变断裂寿命以及FATT的关系的图。图4是表示B含有率与蠕变断裂寿命以及FATT的关系的图。【具体实施方式】在本专利技术所涉及的实施方式中，为了能够使火力发电系统的发电效率高效率化、提高汽轮机和燃气轮机的长期耐久性等，对于用于汽轮机和燃气轮机的锻造部件的锻造用耐热钢，为了实现(a)长时间蠕变断裂寿命的提高、(b)蠕变断裂延展性和韧性的提高，【专利技术者】们进行了深入的研究，发现为了实现这些特性的提高，以下方法是有效的。⑴为了提高长时间蠕变断裂寿命，要实现Cr含量的适宜化、微细Nb (C，N)碳氮化物的分散析出、没有形成粗大的BN的B (有效B)含量的增加、由W进行的固溶强化。(ii)为了提高蠕变断裂延展性和韧性，要确保对于由微细Nb(C，N)碳氮化物的分散析出而引起的蠕变断裂寿命的提高有效的N含量，并且从抑制粗大的BN生成的观点出发，要实现N含量的适宜化。而且，微细Nb (C，N)碳氮化物是指直径为50nm以下的Nb (C，N)碳氮化物。如上所述，特别是，本【专利技术者】们得到如下见解:通过实现N含量、B含量、Cr含量、W含量的适宜化，能够同时实现上述(a)以及(b)的特性的提高。本专利技术所涉及的实施方式中的锻造用耐热钢，以质量％计，含有C:0.05~0.2、S1:0.01 ~0.1、Mn:0.01 ~0.15、N1:0.05 ~1、Cr:8 以上且低于 10、Mo:0.05 ~1、V:0.05 ~0.3、Co:1 ~5、W:1 ~2.2、N:0.01 以上且低于 0.015、Nb:0.01 ~0.15,B:0.003 ~0.03，残余部分包含Fe以及不可避免的杂质。对上述实施方式的锻造用耐热钢中的各组成成分范围的限定理由进行说明。而且，在以下的说明中表示组成成分的％，只要没有特别明确记载，则设定为质量％。(I) C (碳)C确保淬透性,促进马氏体相变。另外，与合金中的Fe、Cr、Mo等形成M23C6型的碳化物，或与Nb、V、N等形成MX型碳氮化物，通过析出強化而提高高温蠕变强度。因此，C是不可欠缺的元素。C也是有助于耐カ的提高、并且对于抑制5铁素体生成不可欠缺的元素。为了发挥这些效果`，需要含有0.05%以上的C。另ー方面，如果C的含有率超过0.2%，则容易引起碳化物或碳氮化物的凝聚和粗大化，从而高温蠕变断裂強度降低。因此，将C的含有率设为0.05~0.2%。根据相同的理由，优选将C的含有率设为0.08~0.13%。更优选C的含有率为0.09~0.12%。(2) Si(硅)Si是作为溶钢的脱氧剂有效的元素。为了发挥该效果，需要含有0.01%以上的Si。另ー方面，如果Si的含有率超过0.1%，则钢锭内部的偏析增加，并且回火脆化敏感性变得极高。另外，损害缺ロ韧性，通过长时间保持在高温下，助长析出物形态的变化，从而韧性发生经时劣化。因此，将Si的含有率设为0.01~0.1%。最近，通常使用真空碳脱氧法或电渣重熔法，而并不一定需要实施由Si进行的脱氧。此时的Si含有率可以抑制为0.05%以下。因此，优选Si的含有率为0.01~0.05%。更优选Si的含有率为0.03~0.05%。(3) Mn(锰)Mn作为熔解时的脱氧剂和脱硫剂有效，其是对于提高淬透性并提高強度也有效的元素。为了发挥这些效果，需要含有0.01%以上的Mn。另ー方面，如果Mn的含有率超过0.15%，则Mn与S结合而形成MnS的非金属夹杂物，从而使韧性降低，并且助长韧性的经时劣化，而且使高温蠕变断裂强度降低。因此，将Mn的含有率设为0.01~0.15%。最近，通过炉外精炼等精炼技木，降低S含量变得容易，不需要添加Mn作为脱硫剂。此时的Mn含有率可以抑制到0.1%以下。因此，优选将Mn的含有率设为0.01~0.1%。更优选Mn的含有率为0.05~0.1 %。(4) Ni(镍)Ni是奥氏体稳定化元素，对韧性提高有效。Ni对于用于使淬透性増大、抑制S铁素体的生成、提高室温下的強度和韧性也有效。为了发挥这些效果，需要含有0.05%以上的Ni。另ー方面，如果Ni的含有率超过I %，则助长碳化物或拉夫斯相的凝聚和粗大化，使高温蠕变断裂强度降低，或者助长回火脆性。因此，将Ni的含有率设为0.05~I %。根据相同的理由，优选将Ni的含有率设为0.1~0.5%。更优选Ni的含有率为0.2~0.4%。(5) Cr (铬)Cr是为了提高耐氧化性以及高温耐腐蚀性、通过由M23C6型碳化物或M2X型碳氮化物进行的析出强化来提高高温蠕变断裂强度而必不可缺的元素。为了发挥这些效果，需要含有8%以上的Cr。另一方面，随着Cr的含量增高，室温下的拉伸强度、和短时间蠕变断裂强度增强，但相反地，有长时间蠕变断裂强度降低的倾向。这也可以认为是长时间蠕变断裂寿命的弯曲现象的一个原因。另外，如果Cr含量增多，则在长时间区域马氏体组织的下部组织(微细组织)产生显著变化，下部组织副晶粒化、晶界附近的析出物显著凝聚和粗大化、位错密度显著减少等微细组织的劣化加剧。如果Cr含有率达到10%以上，则这些倾向快速增强。因此，将Cr的含有率设为8%以上且低于10%。根据相同的理由，优选将Cr的含有率设为8%以上且低于9%。更优选Cr的含有率为8.5%以上且低于9%。(6) Mo(钥)Mo固溶在合金中，使基体固溶强化，并且生成微细碳(氮)化物或微细的拉夫斯相，从而使高温蠕变断裂强度提高。另外，Mo是对抑制回火脆化也有效的元素。为了发挥这些效果，需要含有0.05%以上的Mo。另一方面，如果Mo的含有率超过1%，则生成δ铁素体，从而使韧性显著降低，并且也使高温蠕变断裂强度降低。因此，将Mo的含有率设为0.05~I %。根据相同的理由，优选将Mo的含有率为设0.5~1%。更优选Mo的含有率为0.55 ~0.8%。(7) V (钒)V形成微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锻造用耐热钢，其中，以质量％计，含有C：0.05～0.2、Si：0.01～0.1、Mn：0.01～0.15、Ni：0.05～1、Cr：8以上且低于10、Mo：0.05～1、V：0.05～0.3、Co：1～5、W：1～2.2、N：0.01以上且低于0.015、Nb：0.01～0.15、B：0.003～0.03，残余部分包含Fe以及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
2010.12.28 JP 293314/20101.一种锻造用耐热钢，其中，以质量％计，含有C:0.05~0.2、S1:0.01~0.1、Mn:0.01 ~0.15,N1:0.05 ~l、Cr:8 以上且低于 10、Mo:0.05 ~1、V:0.05 ~0.3,Co:1 ~5、W:1 ~2.2、N:0.01 以上且低于 0.015、Nb:0.01 ~0.15、B:0.003 ~0.03，残余部分包含Fe以及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的锻造用耐热钢，其中，在625°C的温度下进行I万小时的时效处理后，直径为50nm以下的Nb (C，N)碳氮化物的数目为所述时效处理前的50%以上。3.—种锻造部件，其中，使用权利要求1所述的锻造用耐热钢制作了至少规定部位。4.一种锻造部件，其中，使用权利要求2所述的锻造用耐热钢制作了至少规定部位。5.一种锻造用耐热钢的制造方法，其为权利要求1所述的锻造用耐热钢的制造方法，其中，将为了得到所述锻造用耐热钢的组成成分而必须的原材料熔解，注入到规定的模具内，形成钢锭，进行锻造处理，在1040~1120°C的温度下进行淬火处理，在540~600°C的温度下进行第I段回火处理，在650~750°C的温度下进行第2段回火处理。6.一种锻造用耐热钢的制造方法，其为权利要求2所述的锻造用耐热钢的制造方法，其中，将为了得到所述锻造用耐热钢的组成成分而必须的原材料熔解，注入到规定的模具内，形成钢锭，进行锻造处理，在1040~1120°C的温度下进行淬火处理，在540~600°C的温度下进行第I段回火处理，在650~750°C的温度下进行第2段回火处理。7.根据权利要求5所述的锻造用耐热钢的制造方法，其中，所述淬火处理中的加热后的冷却速度在锻造用耐热钢的中心部为50~300°C /小时，所述第I段回火处理中的加热后的冷却速度在...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田政之，高久历，大西春树，奥野研一，今井健一，三木一宏，东司，大崎智，
申请(专利权)人：株式会社东芝，株式会社日本制钢所，
类型：发明
国别省市：