[发明专利]奥氏体系耐热合金

说明书

技术领域

本发明涉及奥氏体系耐热合金。详细而言，涉及用于发电用锅炉、化学工业成套设备等高温设备的奥氏体系耐热合金，所述奥氏体系耐热合金耐焊接裂纹性和长时间使用后的HAZ的韧性两者均优异，此外高温下的蠕变强度也优异。

背景技术

近年来，为了实现高效率化，全世界正在新建提高蒸气的温度和压力的超临界压力锅炉。具体而言，还计划将迄今为止600℃左右的蒸气温度提高到650℃以上，进一步提高到700℃以上。这是基于，节能和资源的有效利用以及用于保护环境的降低CO₂气体排放量已成为能源问题的解决课题之一，已成为重要的产业政策。并且也是由于，在燃烧化石燃料的发电用锅炉、化学工业用的反应炉等的情况下，效率高的超临界压力锅炉或反应炉是有利的。

蒸气的高温高压化使由锅炉的过热器管和化学工业用的反应炉管以及作为耐热耐压部件的厚板和锻造品等形成的高温设备在实际操作时的温度上升至700℃以上。因此，要求在这种严苛环境下长期使用的材料不仅具有高温强度和高温耐腐蚀性，还要求其金属组织的长期稳定性、蠕变特性良好。

因此，专利文献1~3中公开了一种耐热合金，其提高了Cr和Ni的含量，并且含有Mo和W的一种以上，以谋求提高作为高温强度的蠕变断裂强度。

此外，针对对高温强度特性日益严格的要求，尤其对蠕变断裂强度的要求，专利文献4~7中公开了一种耐热合金，其按质量%计含有28~38%的Cr、35~60%的Ni，利用以Cr为主体的体心立方结构的α-Cr相的析出，以谋求进一步改善蠕变断裂强度。

另一方面，专利文献8~11中公开了一种Ni基合金，其含有Mo和/或W以实现固溶强化，并含有Al和Ti，以利用属于金属间化合物的γ’相、具体而言为Ni₃(Al、Ti)的析出强化，从而在上述那样的严苛的高温环境下使用。

另外，专利文献12中提出了一种高Ni奥氏体系耐热合金，其调整了Al和Ti的添加范围，并使γ’相析出，从而改善了蠕变强度。

此外，专利文献13~16中公开了除了Cr和Mo以外为了进一步实现高强度化而含有Co的Ni基合金。

现有技术文献

专利文献

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

专利文献13：日本特开昭60-110856号公报

专利文献14：日本特开平2-107736号公报

专利文献15：日本特开昭63-76840号公报

专利文献16：日本特开2001-107196号公报

非专利文献

非专利文献1：焊接学会编：焊接/接合便览第2版（2003年，丸善株式会社）第948~950页

发明内容

发明要解决的问题

前述专利文献1~14中公开了蠕变断裂强度得到改善的奥氏体系耐热合金，但没有从作为结构部件而进行组装时的“焊接性”的观点进行研究。

例如在非专利文献1（焊接学会编：焊接/接合便览第2版（2003年，丸善株式会社）第948~950页）中报告了：奥氏体系耐热合金一般通过焊接而组装在各种结构物上，在高温下使用，但若增加合金元素量，则存在焊接施工时在焊接热影响部（以下称为“HAZ”）、尤其是在与熔融边界邻接的HAZ处产生裂纹的问题。

需要说明的是，关于上述与熔融边界邻接的HAZ处产生裂纹的原因，虽然提出了起因于晶界析出相或起因于晶界偏析等各种观点，但其机理尚未完全明确。

像这样，在奥氏体系耐热合金中，虽然很早以前就认识到焊接时的HAZ的裂纹成为问题这一问题，但由于机理尚未充分阐明，因此，尚未确立其对策，尤其是尚未确立从材料方面考虑的对策。