CN109321822A - 奥氏体系不锈钢 - Google Patents

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Abstract

本发明的奥氏体系不锈钢含有C：0.01～0.15质量％、Si：0.10～1.00质量％、Mn：0.10～2.50质量％、Ni：15.0～25.0质量％、Cr：20.0～30.0质量％、Nb：0.10～0.80质量％、Ta：0.20～1.00质量％、B：0.0005～0.0050质量％、N：0.10～0.35质量％、S：0.0050质量％以下(不含0质量％)和P：0.050质量％以下(不含0质量％)，余量由铁和不可避免的杂质构成。

Description

奥氏体系不锈钢
本申请是申请号：201380055256.6，申请日：2013.10.29，发明名称：“奥氏体系不锈钢”的PCT/JP2013/079292申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及奥氏体系不锈钢，特别是涉及在火力发电用的锅炉管等高温·氧化性环境中使用的奥氏体系不锈钢。
背景技术
以维持稳定的电力供给为目的，太阳光等可再生能源受到注目，但如果从世界范围看，则火力发电仍是主要的发电方法并未改变。特别是燃煤火力发电被认为以丰富的资源·廉价的原料成本为背景，以新兴国家为中心在扩大。然而，燃煤火力发电其单位发电电能的CO2排放量大，因此，通过使发电锅炉的蒸气高温·高压化而进行发电效率的改善。这样的状况之下，锅炉的热交换部所使用的锅炉管材料所要求的耐热性逐年来越发严格。
火力发电用锅炉管使用的是高温强度、耐氧化性优异的奥氏体系不锈钢。特别是在温度环境高，腐蚀性严重的部分使用SUS310所代表的25Cr系的不锈钢。这些锅炉管不仅曝露在500～700℃的高温环境，而且要在钢管内部通过高压的水蒸气，因此需要优异的蠕变特性。在现有的认知中，通过各种各样的方法实现蠕变强度的提高。
例如，在专利文献1中，公开有一种使Ti量、Nb量、Zr量、Ta量和C量达到适当的比率的技术。在专利文献2中，公开有一种通过含有微量的氧和Ti来抑制晶粒的粗细晶混存的技术。在专利文献3中，公开有一种在添加有Cu、Nb、N的钢材中控制P量、Al量、V量等的技术。在专利文献4中，公开有一种调节Mo量、W量和N量的技术。
另一方面，在锅炉管中，也有使韧性提高这一课题。这是由于在韧性低时，由于运转时·检修时所负荷的冲击，导致锅炉管容易发生龟裂和裂纹，锅炉爆管(原文：噴破)的可能性高。
一直以来，为了提高韧性，减少不锈钢中所含的Si、Al、S(硫)和O(氧)被认为是有效的。在现有的火力发电用的锅炉管材料中，通过在能够取得脱氧效果的范围减少Si、Al，以抑制σ相等的脆化相的形成，通过添加Mn、Ca和Mg，减小S的影响(例如，参照专利文献5、6)。
另外，作为可以在25Cr－20Ni系等的耐热不锈钢中添加的元素，有Ta(钽)。在专利文献7～11中记述的要旨是，通过含有Ta，从Ti、Nb、V、Mo、W、Re等中选择性地使其添加，以实现利用碳的固定化带来的耐腐蚀性的提高、热加工性的提高和高温强度的提高。
【现有技术文献】
专利文献
专利文献1：日本国特开昭59－23855号公报
专利文献2：日本国特开2004－250783号公报
专利文献3：日本国特开2004－323937号公报
专利文献4：日本国特开2012－1749号公报
专利文献5：日本国特开平7－278757号公报
专利文献6：日本国特开平4－358043号公报
专利文献7：日本国特开2004－156126号公报
专利文献8：日本国特开2002－69591号公报
专利文献9：日本国特开2006－291290号公报
专利文献10：国际公开第2009/044802号
专利文献11：国际公开第2009/044796号
然而，以专利文献1、2的方法得不到充分的蠕变强度，在专利文献3、4中，以数质量％添加W、Mo、Cu等的高价的金属，存在无法避免成本增加这样的问题。另外，在作为现有锅炉材料的火SUS310J1HTB这样的JIS规格钢中，因为高浓度含有N，所以不能适用专利文献4这样的利用N与其他元素的协同效应带来的蠕变强度提高。
另外，根据专利文献5～11所述的技术，即使是长期曝露在高温环境(例如，500～700℃)时，仍可以高达一定程度地维持韧性。但是，如前述，正在面临的状况是，对于满足逐年越发严格的耐热性的要求来说仍说不上充分。
发明内容
本发明鉴于这样的状况而形成，其课题之一在于，提供一种奥氏体系不锈钢，其不用大量添加W、Mo、Cu等的高价金属，就能够在高温环境下长期表现出优异的蠕变强度。另外，还有一个课题在于，提供一种即使长期曝露在高温环境后，仍能够维持优异的韧性的奥氏体系不锈钢。
本发明者们锐意研究开发的结果发现，通过使奥氏体系不锈钢在特定的数值范围含有Ta，能够使模拟锅炉等的使用环境，即，长期曝露在高温环境下的这种环境的时效热处理后的韧性优异。另外还发现，除了在特定的浓度范围含有Ta以外，通过使Nb和Ta的含量以特定比率含有，则蠕变强度提高。
将以上的认识作为基础完成的本发明的奥氏体系不锈钢，其特征在于，含有C：0.01～0.15质量％、Si：0.10～1.00质量％、Mn：0.10～2.50质量％、Ni：15.0～25.0质量％、Cr：20.0～30.0质量％、Nb：0.10～0.80质量％、Ta：0.20～1.00质量％、B：0.0005～0.0050质量％、N：0.10～0.35质量％、S：0.0050质量％以下(不含0质量％)和P：0.050质量％以下(不含0质量％)，余量由铁和不可避免的杂质构成。
在此，上述本发明的奥氏体系不锈钢中，若使Ta含量为0.25～0.8质量％，则可发挥特别优异的时效后韧性。
另外，在上述本发明的奥氏体系不锈钢中，若使Nb含量为0.10～0.60质量％，并且，使Ta/Nb的比率为0.8～4.0，则可发挥特别优异的蠕变强度。
此外，若还含有下述(a)、(b)群中的至少1群，则对应所含有的元素，能够使高温强度和耐氧化性提高，本发明更为优选。
(a)由W：4质量％以下、Mo：4质量％以下、Cu：4质量％以下、稀土类元素：0.15质量％以下、Ca：0.005质量％以下、和Mg：0.005质量％以下构成群之中的任意一种以上，
(b)由V：0.2质量％以下、Ti：0.2质量％以下、Zr：0.2质量％以下、Hf：0.2质量％以下构成群之中的任意一种以上，并且，其含量的合计为0.4质量％以下。
本发明的奥氏体系不锈钢即使长期曝露在高温环境后，也能够维持优异的韧性。或者，不用大量添加Mo、Cu等的高价的金属，而能够在高温环境下长期表现出优异的蠕变强度。
具体实施方式
接下来，就用于实施本发明的方式(实施方式)详细地加以说明。
本发明的一个实施方式的奥氏体系不锈钢，含有C：0.01～0.15质量％、Si：0.10～1.00质量％、Mn：0.10～2.50质量％、Ni：15.0～25.0质量％、Cr：20.0～30.0质量％、Nb：0.10～0.80质量％、Ta：0.20～1.00质量％、B：0.0005～0.0050质量％、N：0.10～0.35质量％、S：0.0050质量％以下(不含0质量％)和P：0.050质量％以下(不含0质量％)，余量由铁和不可避免的杂质构成。
本发明的上述奥氏体系不锈钢，具有的特征在于，有着Ni和Cr的含量与25Cr－20Ni奥氏体系不锈钢同等的化学成分组成，但具有以下所示这样的特定的化学成分组成(C、Si、Mn、Ni、Cr、Nb、Ta、B、N、S、P)。这些成分的作用和范围设定理由如下述。
[C：0.01～0.15质量％]
C在高温的使用环境下形成碳化物，是具有使作为传热管所需要的高温强度和蠕变强度提高这一作用的元素。为了确保作为强化机构的碳化物的析出量，需要使C含有0.01质量％以上。但是，若C含量过剩而高于0.15质量％，则形成粗大的碳化物，得不到进一步的强化。C含量优选为0.03质量％以上，更优选为0.05质量％以上。另外，C含量优选为0.10质量％以下，更优选为0.07质量％以下。
[Si：0.1～1.0质量％]
Si在钢液中是具有脱氧作用的元素。另外，即使微量的含有，仍对于耐氧化性的提高有效发挥作用。为了发挥这些效果，Si含量需要在0.1质量％以上。但是，若Si含量过剩而高于1.0质量％，则招致σ相的形成，带来韧性的降低。Si含量优选为0.2质量％以上，更优选为0.3质量％以上。另外，Si含量优选为0.7质量％以下，更优选为0.5质量％以下。
[Mn：0.1～2.5质量％]
Mn与Si同样，在钢液中是具有脱氧作用的元素，另外具有使奥氏体稳定化的作用。为了发挥这些效果，需要Mn含量为0.1质量％以上。但是，若Mn含量过剩而高于2.5质量％，则阻碍热加工性。Mn含量优选为0.5质量％以上，更优选为1.0质量％以上。另外，Mn含量优选为2.0质量％以下，更优选为1.5质量％以下。
[P：0.05质量％以下(不含0质量％)]
P是不可避免的杂质。若P含量增加，则损害焊接性，因此需要在0.05质量％以下。P含量优选抑制在0.04质量％以下，更优选抑制在0.03质量％以下。
[S：0.005质量％以下(不含0质量％)]
S是不可避免的杂质。若S含量增加，则使热加工性劣化，因此需要在0.005质量％以下。S含量优选为0.003质量％以下，更优选为0.001质量％以下。
[Ni：15～25质量％]
Ni具有使奥氏体稳定化的作用，为了维持奥氏体相而需要使之含有15质量％以上。但是，若Ni含量变得过剩而高于25质量％，则带来成本的增加。Ni含量优选为17质量％以上，更优选19质量％以上。另外，Ni含量优选为23质量％以下，更优选为21质量％以下。
[Cr：20～30质量％]
Cr是用于显现作为不锈钢的耐腐蚀性必须的元素。为了发挥优异的耐腐蚀性，需要使Cr含有20质量％以上。但是，若Cr含量变得过剩而高于30质量％，则招致高温强度的降低，铁素体相增加。Cr含量优选为22质量％以上，更优选为24质量％以上。另外，Cr含量优选为28质量％以下，更优选为26质量％以下。
[Nb：0.1～0.8质量％]
Nb使碳化物、氮化物或碳氮化物析出，是使高温强度、蠕变强度提高的元素。另外，这些析出物抑制晶粒的粗大化，促进Cr的扩散，间接性地发挥着耐腐蚀性提高的作用。为了确保使这些效果有效地发挥所需要的析出量，Nb需要含有0.1质量％以上。但是，若Nb含量高于0.8质量％而变得过剩，则析出物粗大化，会招致韧性的降低。Nb含量优选为0.15质量％以上，更优选为0.2质量％以上，进一步优选为0.25质量％以上。另外，Nb含量优选为0.6质量％以下。
[Ta：0.20～1.00质量％]
析出物的形成中，有向结晶晶界的析出，和向晶粒内的析出，但是，若形成于结晶晶界的析出物成为覆盖晶界的状态，则韧性降低，这是历来已知的。若使Ta含有，则能够抑制在结晶晶界析出的析出物的析出量，可以发挥优异的时效后韧性，另一方面，在晶粒内碳化物、碳氮化物析出，因析出强化而使蠕变强度提高，并且Ta固溶到钢中析出的Z相(CrNbN)之中而使蠕变强度进一步提高。为了得到这些效果，需要使Ta含量为0.20质量％以上。但是，若Ta含量变得过剩而高于1.00质量％，则析出物变得过剩，延展性降低，另外有损经济性。Ta含量优选的下限是0.25质量％以上(更优选为0.30质量％以上)，优选的上限是0.80质量％以下(更优选为0.60质量％以下)。
[B：0.0005～0.005质量％]
B在钢中固溶，由此具有使作为主要的强化机构之一的M23C6型碳化物(M为碳化物形成元素)的形成促进的作用。为了有效地发挥这样的效果，B含量需要为0.0005质量％以上。但是，若B含量变得过剩，则招致热加工性和焊接性的降低，因此需要为0.005质量％以下。B含量优选为0.001质量％以上，更优选为0.0015质量％以上。另外，B含量优选为0.003质量％以下，更优选为0.0025质量％以下。
[N：0.10～0.35质量％]
N在钢中固溶，具有通过固溶强化使高温强度提高的作用，是承担起本实施方式的奥氏体系不锈钢的高温强度的重要元素之一。为了有效地发挥这一效果，N含量需要为0.10质量％以上。但是，若N含量变得过剩而高于0.35质量％，则阻碍热加工性。N含量优选为0.20质量％以上，更优选为0.23质量％以上。另外，N含量优选为0.30质量％以下，更优选为0.27质量％以下。
[余量：铁和不可避免的杂质]
本实施方式的奥氏体系不锈钢所含有的元素如上述，余量为铁和不可避免的杂质，但来自废料的Sn、Pb、Sb、As、Zn等的低熔点杂质金属，在热加工时和高温环境下的使用时使晶界的强度降低，因此为了改善热加工性和长期使用后的耐脆化裂纹而期望抑制为低浓度。
以上，对于本发明的一个实施方式的奥氏体系不锈钢进行了说明，但如前述，在本发明的奥氏体系不锈钢中，若使Ta含量为0.25～0.8质量％，则可发挥特别优异的时效后韧性。以下对其理由进行说明。
如前述，在析出物的形成中，有向结晶晶界的析出和向晶粒内的析出，历来已知，若形成于结晶晶界的析出物成为覆盖晶界的状态，则韧性降低。但可知，若使Ta含有0.25～0.8质量％，则能够特别有效地抑制在结晶晶界析出的析出物的析出量。其结果是，可以发挥出优异的时效后韧性。从这一观点出发，特别优选使Ta含有0.3质量％以上。另一方面，若鉴于良好的韧性和伴随作为高价的金属的Ta的添加而来的成本的上升，则优选为0.6质量％以下，更优选为0.5质量％以下。
如此在特定的数值范围含有Ta，另外，也适当地控制前述的Ta以外的各元素，因此如后述的实施例的项目具体说明那样的，能够使模拟锅炉等的使用环境、即长期曝露在高温环境下的环境的时效热处理后的韧性(韧性值)优异。因此，本实施方式的奥氏体系不锈钢，能够适合用作锅炉等的传热管(锅炉管)材料。即，本实施方式的奥氏体系不锈钢，即使长期曝露在锅炉等的高温环境后，仍维持着优异的韧性，因此也可耐受在运转中和/或检修中产生的冲击，所以能够作为可长期维持可靠性的锅炉管材料。
另一方面如前述，在本发明的奥氏体系不锈钢中，若使Nb含量为0.10～0.60质量％，并且，使Ta/Nb的比率为0.8～4.0，则可发挥特别优异的蠕变强度。以下对其理由进行说明。
如前述，Nb在钢中析出Nb(C、N)和Z相(CrNbN)，是通过析出强化使蠕变强度提高的元素。若使Nb含量为0.10～0.60质量％，则可知这样的效果得到特别恰当地发挥。除此之外，通过将Ta与Nb的含量的比率：Ta/Nb控制在规定范围，Ta对Z相的固溶量最佳，能够使蠕变强度提高。若Ta/Nb的比率低于0.8，则Ta固溶量少，不能期待蠕变强度的提高。另外，若Ta/Nb的比率高于4.0，则Ta固溶量多，延展性降低，另外损害经济性。因此，Ta/Nb的比率为0.8～4.0。
本实施方式的奥氏体系不锈钢，根据需要，若含有下述(a)、(b)群中的至少1群，则根据所含有的元素，能够使高温强度和耐氧化性提高，从而更为优选。
(a)由W：4质量％以下、Mo：4质量％以下、Cu：4质量％以下、稀土类元素：0.15质量％以下、Ca：0.005质量％以下、和Mg：0.005质量％以下构成的群之中的任意一种以上，
(b)由V：0.2质量％以下、Ti：0.2质量％以下、Zr：0.2质量％以下、Hf：0.2质量％以下构成的群之中的任意一种以上，并且，其含量的合计为0.4质量％以下。
以下，对于构成本实施方式的各元素及其含量进行说明。
[W：4质量％以下，Mo：4质量％以下]
W和Mo具有通过固溶强化使高温强度提高的效果，根据需要使之含有，能够使高温强度上升。但是，若W含量高于4质量％而过剩，则形成粗大的金属间化合物而招致高温延展性的降低。因此，W含量优选为4质量％以下(不含0质量％)，更优选为3质量％以下，进一步优选为2质量％以下。
另外，若Mo含量高于4质量％而变得过剩。则阻碍热加工性。因此，Mo含量优选为4质量％以下(不含0质量％)，更优选为3质量％以下，进一步优选为2质量％以下。
还有，为了有效地发挥前述这样的效果，W含量优选为0.1质量％以上，更优选为0.5质量％以上。同样，Mo含量优选为0.1质量％以上，更优选为0.5质量％以上。但是，通过使这些元素含有，虽然发挥出前述这样的作用，但与此同时会招致成本增加，因此，优选根据所需要的强化量和允许的成本来设定含量。
[Cu：4质量％以下]
Cu在钢中形成匹配析出物(母材与原子排列为连续的这种析出物)，是使高温蠕变强度显著提高的元素，是不锈钢中主要的强化机构之一。但是，即使Cu含量过剩而高于4质量％，其效果也是饱和。因此，Cu含量优选为4质量％以下(不含0质量％)，更优选为3.7质量％以下，进一步优选为3.5质量％以下。还有，为了使前述的效果发挥，优选使Cu含量为0.2质量％以上，更优选为2质量％以上，进一步优选为2.5质量％以上。
[稀土类元素：0.15质量％以下]
作为在本发明中能够使用的稀土类元素，可列举Sc、Y、La、Ce、Nd所代表的镧系元素17种。
稀土类元素具有使不锈钢的耐氧化性提高的作用，因此能够抑制高温高压蒸气流通的传热管内面的氧化皮的生成。若稀土类元素高于0.15质量％而被含有，则在高温环境下，晶界的一部分熔融而阻碍热加工性。因此，稀土类元素的含量优选为0.15质量％以下，更优选为0.1质量％以下，进一步优选为0.05质量％以下。还有，为了有效地发挥前述这样的效果，稀土类元素的含量优选为0.01质量％以上，更优选为0.015质量％以上，进一步优选为0.02质量％以上。通过成为这样的奥氏体系不锈钢，能够提供韧性优异的锅炉用传热管(锅炉管)。还有，稀土类元素也能够分别添加前述各元素而使之含有，但通过添加含有这些元素的所谓混合稀土，也能够使前述的各元素含有。还有，若使用混合稀土，则能够削减前述的各元素的分离成本，因此能够使收益性提高。
[Ca：0.005质量％以下，Mg：0.005质量％以下]
Ca和Mg作为脱硫·脱氧元素起作用。但是，若这些元素的含量过剩，则会受到在熔化作业中发生钢液的突沸等作业上的制约。因此，Ca和Mg的含量均优选为0.005质量％以下(不含0质量％)，更优选为0.002质量％以下。还有，为了有效地发挥前述的效果，Ca和Mg的含量均优选为0.0002质量％以上，更优选为0.0005质量％以上。
[V：0.2质量％以下、Ti：0.2质量％以下、Zr：0.2质量％以下、Hf：0.2质量％以下，并且，这些含量的合计为0.4质量％以下]
虽然V、Ti、Zr和Hf发挥着与Nb同样的作用，但是通过复合添加，对于析出物更加稳定化而维持长期的高温强度也有效。但是，若其含量过剩，则不能使之在钢材中固溶，将招致因夹杂物的增加带来的韧性的降低。因此，V、Ti、Zr和Hf的各自的含量优选为0.2质量％以下(不含0质量％)，更优选为0.15质量％以下，进一步优选为0.1质量％以下。还有，为了有效地发挥前述的效果，V、Ti、Zr和Hf的各自的含量优选为0.02质量％以上，更优选为0.04质量％以上，进一步优选为0.06质量％以上。但是，多种含有这些元素时，若含量的合计高于0.4质量％而含有，则如前述，未固溶的夹杂物会增加。因此，多种含有这些元素，这些元素的含量的合计优选为0.4质量％以下。
[本实施方式的奥氏体系不锈钢的制造]
前述的本实施方式的奥氏体系不锈钢，例如，能够通过在一次精炼中，以分别达成前述的化学成分组成的方式添加各元素并熔化，其后遵循常规方法依次进行二次精炼等的制造工艺而进行制造。
实施例
接下来，显示实现了本发明的预期的效果的实施例而对于本发明具体地进行说明。
[实施例1：关于时效后韧性的实施例]
熔化由下述表1的试验No.1A～19A所示的化学成分组成构成的各种钢材，将以真空熔炼炉(VIF)熔炼的20kg铸锭热锻加工成宽120mm×厚20mm的尺寸，以1250℃实施热处理后，通过冷轧加工至厚13mm。其后，以1220℃再度实施5分钟的热处理，以其作为母材。
还有，下述表1的试验No.1A～19A所示的钢材之中，试验No.1A～12A是满足本发明所规定的时效后韧性特别优异的奥氏体系不锈钢的化学成分组成的钢材(本发明钢)。另外，试验No.13A～19A是脱离本发明所规定的时效后韧性特别优异的奥氏体系不锈钢的化学成分组成的钢材(比较钢)。而且，其中试验No.19A是相当于现有钢“火SUS310J1HTB”的钢。该相当于“火SUS310J1HTB”的钢(试验No.19A)，属于25Cr－20Ni奥氏体系不锈钢，是作为锅炉传热管(锅炉管)有使用功绩钢种。还有，表1中由斜字体并附带下划线所示的数值，表示脱离本发明中规定的化学成分组成。另外，表1中的“－”表示没有添加该元素。作为稀土类元素的添加原料，使用含有Ce、La、Nd的混合稀土。
由这些母材通过机械加工制作40×60mm的试样，使用大气炉以700℃进行300hr的时效热处理。时效热处理后，水冷后取出试样，使JIS Z 2242的切口深度为2mm的V切口试验片其N数为2，针对这样的1个钢种，制作2个夏比冲击试验片。夏比冲击试验依据JIS Z2242，以0℃进行试验。夏比冲击试验的测量结果(韧性值(夏比冲击值[J/cm2]))显示在下述表2中。
【表2】
根据表2所示的测量结果，能够进行如下考察。
满足本发明所规定的化学成分组成的钢(本发明钢：试验No.1A～12A)，与现有钢(试验No.19A)，和脱离时效后韧性特别优异的本发明的奥氏体系不锈钢规定的化学成分组成的比较钢(试验No.13A～18A)相比，可确认到韧性值优异，时效处理后的韧性降低得到抑制。因此，本发明钢被强烈暗示出能够适合用作锅炉等的传热管(锅炉管)材料。即，本发明钢即使曝露在锅炉等长期高温环境下之后，仍维持着优异的韧性，因此也可耐受在运转中和/或检修中产生的冲击，由此，强烈暗示出能够得到可长期维持可靠性的锅炉管材料。
还有，试验No.17A和试验No.18A，分别是Si和S(硫)脱离本发明所规定的化学成分组成(超出上限值)的情况。如历来所知，关于Si和S极高的钢材可确认到韧性值变低。就是说，在这样的钢材中可确认，即使以特定量含有Ta，仍不能取得十分高的韧性值。即，如试验No.1A～12A，可确认到一边以满足本发明所规定的化学成分组成的方式控制Si和S，一边使Ta含有本发明所规定的特定量，由此能够得到韧性的改善。
[实施例2：关于蠕变特性的实施例]
以真空溶解炉(VIF)熔化由下述表3所示的化学成分组成构成的各种钢，制作铸锭。将熔炼的20kg铸锭热锻加工成宽130mm×厚20mm的尺寸，以1250℃实施热处理后，通过冷轧加工至厚13mm。其后，以1220℃再度实施5分钟的热处理，以其作为母材(试验No.1B～17B)。
还有，在下述表3的试验No.1B～17B所示的母材之中，试验No.2B、3B、5B、6B、7B、10B、11B、13B、15B、17B是满足本发明所规定的蠕变强度特别优异的奥氏体系不锈钢的化学成分组成的母材(实施例)。另外，试验No.1B、4B、8B、9B、12B、14B、16B是脱离本发明所规定蠕变强度特别优异的奥氏体系不锈钢的化学成分组成的母材(比较例)。而且，其中试验No.8B是由相当于作为现有钢的“火SUS310J1HTB”的钢构成的母材。
另外，在奥氏体系不锈钢中，Nb化合物(CrNbN)的析出强化起作用，Nb添加量(含量)越多，析出强化越提高，蠕变断裂时间有变长的倾向。因为Ta也同样有助于析出强化，所以在实施例中，为了区别显示Nb和Ta的总量的效果和将Nb的一部分置换成Ta的效果，No.1B～3B、4B～8B、9B～11B、12B～13B、14B～15B、16B～17B的Ta和Nb的原子浓度(at％)之和大致一定。
利用这些母材通过机械加工制作φ6mm的蠕变试验片，使用多重型(原文：マルチ型)蠕变试验机，以700℃、189MPa的条件实施蠕变断裂试验。所得到的蠕变断裂时间显示在下述表3中。
如表3所示，满足本发明所规定的蠕变强度特别优异的奥氏体系不锈钢的化学成分组成的母材(实施例)，与现有钢(试验No.8B)、和脱离该化学成分组成的不锈钢所构成的母材(比较例)相比，蠕变断裂时间长，可确认蠕变强度优异。
还有，蠕变强度的评价，通过比较Ta和Nb的原子浓度之和大致相同的不锈钢彼此来进行。例如，试验No.8B(比较例)是锅炉管的现有材料，而与试验No.5B～7B(实施例)比较可知，通过将Nb的一部分转换成Ta，能够得到比现有材料优异的蠕变强度。
以上，对于本发明的奥氏体系不锈钢，通过用于实施发明的方式和实施例具体地进行了说明，但本发明的宗旨不受这些记述限定，而必须基于专利权利要求的范围所述广义解释。另外，基于这些记述进行各种变更、改变等的当然也包含在本发明的宗旨内。
本申请基于2012年10月30日申请的日本专利申请(专利申请2012－238872)，2013年1月23日申请的日本专利申请(专利申请2013－010188)，其内容在此参照并援引。
产业上的可利用性
本发明的奥氏体系不锈钢，适合作为火力发电用的锅炉管等在高温·氧化性环境下使用的零件和装置的材料。

Claims (4)

1.一种奥氏体系不锈钢，其特征在于，含有C：0.01～0.15质量％、Si：0.10～1.00质量％、Mn：0.10～2.50质量％、Ni：15.0～25.0质量％、Cr：20.0～30.0质量％、Nb：0.10～0.80质量％、Ta：0.20～1.00质量％、B：0.0005～0.0050质量％、N：0.10～0.35质量％、S：0.0050质量％以下但不含0质量％和P：0.050质量％以下但不含0质量％，余量由铁和不可避免的杂质构成。
2.根据权利要求1所述的奥氏体系不锈钢，其中，Ta含量为0.25～0.8质量％。
3.根据权利要求1所述的奥氏体系不锈钢，其中，Nb含量为0.10～0.60质量％，并且，Ta/Nb的比率为0.8～4.0。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的奥氏体系不锈钢，其中，还含有下述(a)、(b)群中的至少1群：
(a)由W：4质量％以下、Mo：4质量％以下、Cu：4质量％以下、稀土类元素：0.15质量％以下、Ca：0.005质量％以下和Mg：0.005质量％以下构成的群之中的任意一种以上；
(b)由V：0.2质量％以下、Ti：0.2质量％以下、Zr：0.2质量％以下、Hf：0.2质量％以下构成的群之中的任意一种以上，并且其含量的合计在0.4质量％以下。
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