JP2017202494A - Austenitic heat-resistant steel weld metal and weld joint having the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an austenitic heat-resistant steel weld metal that is prevented from decreasing in toughness and has excellent creep strength and a weld joint having the same.SOLUTION: An austenitic heat-resistant steel weld metal contains, in mass%, C: 0.06%-0.14%, Si: 0.1%-0.8%, Mn: 0.1%-1.8%, P: 0.025% or less, Ni: 25%-35%, Cr: 20%-24%, W: 2%-4.5%, Nb: 0.05%-0.4%, V: 0.05%-0.4%, N: 0.1%-0.35%, Al: 0.08% or less, and O: 0.08% or less, with the balance being Fe and impurities, with S, Sn, Pb and Zn as impurities satisfying the following formula (1): [%S]+0.5×{[%Sn]+[%Pb]+[%Zn]}≤0.0030% ([%S], [%Sn], [%Pb], and [%Zn] represent contents of S, Sn, Pb, and Zn as impurities (mass%)).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、オーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびそれを有する溶接継手に関する。   The present invention relates to an austenitic heat-resistant steel weld metal and a welded joint having the same.

近年、環境負荷軽減の観点から発電用ボイラ等では運転条件の高温・高圧化が世界的規模で進められている。過熱器管および再熱器管に使用される材料には、より優れた高温強度、耐食性等の特性を有することが求められている。
このような要求を満たす材料として、従来、多量の窒素及び多量のニッケルを含有させた種々のオーステナイト系耐熱鋼(以下、多量の窒素及びニッケルを含有させたオーステナイト系耐熱鋼を「高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼」とも称する)が開発されてきた。
In recent years, high-temperature and high-pressure operating conditions have been promoted on a global scale for power generation boilers and the like from the viewpoint of reducing environmental impact. Materials used for superheater tubes and reheater tubes are required to have more excellent properties such as high-temperature strength and corrosion resistance.
As materials that satisfy such requirements, various austenitic heat resistant steels containing a large amount of nitrogen and a large amount of nickel (hereinafter, austenitic heat resistant steels containing a large amount of nitrogen and nickel are referred to as “high nitrogen and high nickel”. Also referred to as “containing austenitic heat resistant steel” has been developed.

例えば、特許文献1には、Nを0.02%〜0.3%、Niを17%〜50%、およびCrを18%〜25%とするとともに、Nbを0.05%〜0.6%、Tiを0.03%〜0.3%、およびMoを0.3%〜5%含有する高温強度に優れたオーステナイト系耐熱鋼が提案されている。
また、特許文献2には、Nを0.1%〜0.30%、Niを22.5%〜32%、およびCrを20%〜27%に加え、強化元素としてWを0.4%〜4%、Nbを0.20%〜0.60%含む高温強度に優れるオーステナイト系耐熱鋼が提案されている。
さらに、特許文献3には、Nを0.05%超〜0.3%、Niを15%超〜55%およびCrを20%超〜28%未満含むとともに、Nbを0.1%〜0.8%、Vを0.02%〜1.5%、およびWを0.05%〜10%含有する、クリープ特性と熱間加工性に優れるオーステナイト系耐熱鋼が提案されている。
これらオーステナイト系耐熱鋼は、一般には、溶接金属を有する溶接構造物として使用される。そのため、溶接構造物として、これらオーステナイト系耐熱鋼の性能を活用し得る溶接金属についても種々提案されてきた。
For example, Patent Document 1 discloses that N is 0.02% to 0.3%, Ni is 17% to 50%, and Cr is 18% to 25%, and Nb is 0.05% to 0.6%. , Austenitic heat-resisting steels having excellent high-temperature strength, containing 0.03% to 0.3% Ti and 0.3% to 5% Mo have been proposed.
In Patent Document 2, N is added to 0.1% to 0.30%, Ni is added to 22.5% to 32%, and Cr is added to 20% to 27%. An austenitic heat-resistant steel excellent in high-temperature strength containing ˜4% and Nb of 0.20% to 0.60% has been proposed.
Further, Patent Document 3 includes N over 0.05% to 0.3%, Ni over 15% to 55%, Cr over 20% to less than 28%, and Nb over 0.1% to 0%. An austenitic heat resistant steel excellent in creep characteristics and hot workability, containing 0.8%, V in a range of 0.02% to 1.5%, and W in a range of 0.05% to 10% has been proposed.
These austenitic heat resistant steels are generally used as a welded structure having a weld metal. Therefore, various weld metals that can utilize the performance of these austenitic heat resistant steels as welded structures have been proposed.

例えば、特許文献4には、Nbを0.3%〜3.5%、Nを0.1%〜0.35%、およびMoを0.2%〜1.8%含有させるとともに、Niを35%〜45%含有させたオーステナイト系耐熱鋼溶接金属は、高温強度、耐食性、及び溶接時の耐溶接割れ性を具備することが開示されている。   For example, Patent Document 4 contains 0.3% to 3.5% Nb, 0.1% to 0.35% N, 0.2% to 1.8% Mo, and Ni. It is disclosed that the austenitic heat-resistant steel weld metal containing 35% to 45% has high-temperature strength, corrosion resistance, and weld crack resistance during welding.

特許文献5には、Nbを0.5%〜4%、Nを0.1%〜0.35%、及びMoを0.2%〜1.8%含有させるとともに、Niを30%〜50%含有し、さらに、Nb量に応じてC量を適正範囲に調整したオーステナイト系耐熱鋼溶接金属は、溶接時の耐溶接割れ性の改善が図れ、かつ、高温強度と耐食性を両立することが開示されている。   Patent Document 5 contains Nb of 0.5% to 4%, N of 0.1% to 0.35%, and Mo of 0.2% to 1.8%, and Ni of 30% to 50%. In addition, austenitic heat-resistant steel weld metal with a C content adjusted to an appropriate range according to the amount of Nb can improve weld crack resistance during welding, and achieve both high-temperature strength and corrosion resistance. It is disclosed.

特許文献6には、Nbを0.1%〜1.5%、Wを0.5%〜3%、Nを0.1%〜0.35%、及びNiを15%〜25%含むオーステナイト系耐熱鋼溶接金属は、高温強度に優れることが開示されている。   Patent Document 6 discloses austenite containing 0.1% to 1.5% Nb, 0.5% to 3% W, 0.1% to 0.35% N, and 15% to 25% Ni. It is disclosed that a heat resistant steel weld metal is excellent in high temperature strength.

特開昭59−173249号公報JP 59-173249 A 特表2002−537486号公報Special table 2002-537486 gazette 特許第3838216号公報Japanese Patent No. 3838216 特許第3329262号公報Japanese Patent No. 3329262 特許第3918670号公報Japanese Patent No. 3918670 特許第3329261号公報Japanese Patent No. 3329261

ところで、これら特許文献4〜6に開示されているオーステナイト系耐熱鋼溶接金属は、析出強化元素としてNbを主に活用しているため、確かに優れた高強度、耐食性等の特性を満足する。しかしながら、特許文献4〜6に開示されているオーステナイト系耐熱鋼溶接金属は、強化能が非常に大きいため、高温での使用開始初期に、靭性の著しい低下が生じる場合がある。したがって、高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼の性能を十分に活用し得る溶接金属、及びそれを有する溶接継手の開発が待望されていた。   By the way, since the austenitic heat-resistant steel weld metal disclosed in these Patent Documents 4 to 6 mainly uses Nb as a precipitation strengthening element, it certainly satisfies excellent properties such as high strength and corrosion resistance. However, since the austenitic heat-resistant steel weld metal disclosed in Patent Documents 4 to 6 has a very high strengthening ability, a significant decrease in toughness may occur at the beginning of use at high temperatures. Therefore, development of a weld metal that can fully utilize the performance of a high nitrogen high nickel content austenitic heat resistant steel and a welded joint having the weld metal has been awaited.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼を溶接構造物として使用する場合に、高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼の性能を十分に活用し得る、靭性の低下が抑制されるとともに、クリープ強度に優れるオーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびそれを有する溶接継手を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and when the high nitrogen high nickel content austenitic heat resistant steel is used as a welded structure, the performance of the high nitrogen high nickel content austenitic heat resistant steel is fully utilized. An object of the present invention is to provide an austenitic heat-resistant steel weld metal that is excellent in creep strength and suppresses a decrease in toughness, and a welded joint having the same.

本発明者らは、Nbを含有させた高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼溶接金属における使用中の課題有無を検討した結果、以下に述べる事項が判明した。
(a) 高温での使用初期に溶接金属の靭性が低下する。溶接金属中のNb量の増加、及びS、Sn、Pb、並びにZnのいずれか1種以上の不純物量の増加とともに、その傾向が顕著となる。
(b) 衝撃試験後の溶接金属の破面は柱状晶境界である。
(c) 溶接金属中には微細な炭窒化物が多量に析出している。
As a result of examining whether or not there is a problem during use in the high nitrogen high nickel content austenitic heat resistant steel weld metal containing Nb, the present inventors have found the following matters.
(A) The toughness of the weld metal decreases in the initial use at high temperatures. The tendency becomes conspicuous with an increase in the amount of Nb in the weld metal and an increase in the amount of impurities of one or more of S, Sn, Pb, and Zn.
(B) The fracture surface of the weld metal after the impact test is a columnar crystal boundary.
(C) A large amount of fine carbonitride is precipitated in the weld metal.

上記(a)〜(c)の判明事項から、本発明者らは、次の結論に至った。即ち、高温での使用により、溶接金属中には炭素および窒素とNbが結合し、使用の初期からNb(C,N)、及びNbCrN等の炭窒化物として粒内に多量に析出し、粒内の変形抵抗が増大する。さらに、この過程では不純物として含有されるS、Sn、Pb、及びZnが柱状晶境界に偏析する。そして、外部からの衝撃を受けた場合、その変形が不純物の偏析により脆化した粒界に集中する結果、溶接金属の靭性が低下すると考えられた。   From the above findings (a) to (c), the present inventors have reached the following conclusion. That is, carbon, nitrogen, and Nb are combined in the weld metal due to use at a high temperature, and a large amount of carbonitrides such as Nb (C, N) and NbCrN are precipitated in the grains from the beginning of use. The deformation resistance inside increases. Further, in this process, S, Sn, Pb, and Zn contained as impurities are segregated at the columnar crystal boundaries. And when it received the impact from the outside, it was thought that the toughness of a weld metal fell as a result of the deformation | transformation concentrating on the grain boundary embrittled by the segregation of the impurity.

そこで、本発明者らは、溶接金属の靭性低下の防止策について検討した。その結果、溶接金属中のNbと、Nbに比べて炭素および窒素との親和力が弱く、化合物(炭窒化物)の生成傾向の小さいVとを置換することで、高温での使用初期のNb炭窒化物の析出量を減ずることが明らかとなった。それとともに、長時間側で徐々にVの炭化物を析出させることにより、使用初期の急激な靭性低下を軽減し、かつ、長時間使用中のクリープ強度を確保し得ることが明らかとなった。加えて、溶接金属中のS、Sn、Pb、及びZnの不純物含有量を厳密に管理することが、溶接金属の靭性低下の軽減には必要であることを併せて明らかにした。具体的には、これら、S、Sn、Pb、及びZn量を、所定の関係式(式(1) [%S]+0.5×{[%Sn]+[%Pb]+[%Zn]}≦0.0030%)を満足するように管理することで、上記の溶接金属の靭性低下の防止が可能であることが明らかとなった。
本発明は、以上の検討を重ねることにより完成するに至ったものである。
すなわち、本発明の要旨は、以下のとおりである。
Therefore, the present inventors examined measures for preventing a decrease in toughness of the weld metal. As a result, by replacing Nb in the weld metal with V, which has a weak affinity for carbon and nitrogen compared to Nb and has a low tendency to form a compound (carbonitride), Nb charcoal at the initial stage of use at high temperatures It was found that the amount of nitride precipitation was reduced. At the same time, it has been clarified that by gradually precipitating V carbide on the long time side, it is possible to reduce rapid toughness deterioration at the initial stage of use and to secure the creep strength during long time use. In addition, it has also been clarified that it is necessary to strictly control the impurity contents of S, Sn, Pb, and Zn in the weld metal to reduce the toughness reduction of the weld metal. Specifically, the amounts of S, Sn, Pb, and Zn are determined according to a predetermined relational expression (formula (1) [% S] + 0.5 × {[% Sn] + [% Pb] + [% Zn]. } ≦ 0.0030%), it was revealed that the above-described deterioration of the toughness of the weld metal can be prevented.
The present invention has been completed by repeating the above studies.
That is, the gist of the present invention is as follows.

<1> 質量%で、
C:0.06%〜0.14%、
Si:0.1%〜0.8%、
Mn:0.1%〜1.8%、
P:0.025%以下、
Ni:25%〜35%、
Cr:20%〜24%、
W:2%〜4.5%、
Nb:0.05%〜0.4%、
V:0.05%〜0.4%、
N:0.1%〜0.35%、
Al:0.08%以下、
O:0.08%以下
を含み、残部がFeおよび不純物からなり、
かつ、不純物としてのS、Sn、PbおよびZnが下記式(1)を満足するオーステナイト系耐熱鋼溶接金属。
式(1) [%S]+0.5×{[%Sn]+[%Pb]+[%Zn]}≦0.0030%
(式(1)中、[%S]、[%Sn]、[%Pb]、及び[%Zn]は、不純物としてのS、Sn、Pb、及びZnの含有量(質量%)を表す。)
<1> By mass%
C: 0.06% to 0.14%,
Si: 0.1% to 0.8%,
Mn: 0.1% to 1.8%
P: 0.025% or less,
Ni: 25% to 35%,
Cr: 20% to 24%,
W: 2% to 4.5%,
Nb: 0.05% to 0.4%
V: 0.05% to 0.4%
N: 0.1% to 0.35%
Al: 0.08% or less,
O: 0.08% or less is included, the balance consists of Fe and impurities,
An austenitic heat-resistant steel weld metal in which S, Sn, Pb and Zn as impurities satisfy the following formula (1).
Formula (1) [% S] + 0.5 × {[% Sn] + [% Pb] + [% Zn]} ≦ 0.0030%
(In formula (1), [% S], [% Sn], [% Pb], and [% Zn] represent the contents (mass%) of S, Sn, Pb, and Zn as impurities. )

<2> 合金成分としてのFeに代えて、質量%で、下記の1種または2種以上の元素を含有する<1>に記載のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属。
Ti:0%〜0.25%、
Cu:0%〜4%、
Co:0%〜2%、
Mo:0%〜2%、
B:0%〜0.005%、
Ca:0%〜0.02%、
Mg:0%〜0.02%、
REM:0%〜0.06%
<2> The austenitic heat-resistant steel weld metal according to <1>, which contains one or more of the following elements in mass% instead of Fe as an alloy component.
Ti: 0% to 0.25%,
Cu: 0% to 4%,
Co: 0% to 2%
Mo: 0% to 2%,
B: 0% to 0.005%
Ca: 0% to 0.02%,
Mg: 0% to 0.02%,
REM: 0% to 0.06%

<3> <1>または<2>に記載のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属とオーステナイト系耐熱鋼の母材とからなる溶接継手。 <3> A welded joint comprising the austenitic heat resistant steel weld metal according to <1> or <2> and a base material of the austenitic heat resistant steel.

<4> 前記母材が、質量%で、
C:0.04%〜0.14%、
Si:0.05%〜1%、
Mn:0.5%〜2.5%、
P:0.03%以下、
S:0.002%以下、
Ni:23%〜32%、
Cr:20%〜25%、
W:1%〜5%、
Nb:0.1%〜0.6%、
V:0.1%〜0.6%、
N:0.1%〜0.3%、
B:0%〜0.01%、
REM:0%〜0.06%
Al:0.03%以下、
O:0.02%以下、
を含み、残部がFeおよび不純物からなる<3>に記載の溶接継手。
<4> The base material is mass%,
C: 0.04% to 0.14%,
Si: 0.05% to 1%
Mn: 0.5% to 2.5%
P: 0.03% or less,
S: 0.002% or less,
Ni: 23% to 32%,
Cr: 20% to 25%,
W: 1% to 5%
Nb: 0.1% to 0.6%,
V: 0.1% to 0.6%,
N: 0.1% to 0.3%
B: 0% to 0.01%
REM: 0% to 0.06%
Al: 0.03% or less,
O: 0.02% or less,
The weld joint according to <3>, further comprising Fe and impurities.

本発明によれば、高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼を溶接構造物として使用する場合に、高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼の性能を十分に活用し得る、靭性の低下を抑制するとともに、クリープ強度に優れるオーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびそれを有する溶接継手が提供される。   According to the present invention, when a high nitrogen high nickel content austenitic heat resistant steel is used as a welded structure, the performance of the high nitrogen high nickel content austenitic heat resistant steel can be fully utilized, and a reduction in toughness can be suppressed. An austenitic heat-resistant steel weld metal having excellent creep strength and a welded joint having the same are provided.

以下、本発明のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびそれを有する溶接継手の一実施形態について、説明する。
なお、本明細書中において、「〜」を用いて表される数値範囲は、特に断りの無い限り、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。ただし、「超」および「未満」等の断りがある場合は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値の少なくとも一方として含まないことを意味する。
Hereinafter, an embodiment of the austenitic heat-resistant steel weld metal of the present invention and a welded joint having the same will be described.
In the present specification, a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit and an upper limit unless otherwise specified. However, when there is a notice such as “exceeding” and “less than”, it means that numerical values described before and after “to” are not included as at least one of the lower limit value and the upper limit value.

<溶接金属>
本発明のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属は、質量%で、C:0.06%〜0.14%、Si:0.1%〜0.8%、Mn:0.1%〜1.8%、P:0.025%以下、Ni:25%〜35%、Cr:20%〜24%、W:2%〜4.5%、Nb:0.05%〜0.4%、V:0.05%〜0.4%、N:0.1%〜0.35%、Al:0.08%以下、O:0.08%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなる。
そして、不純物としてのS、Sn、PbおよびZnが下記式(1)を満足する。
式(1) [%S]+0.5×{[%Sn]+[%Pb]+[%Zn]}≦0.0030%
(式(1)中、[%S]、[%Sn]、[%Pb]、及び[%Zn]は、不純物としてのS、Sn、Pb、及びZnの含有量(質量%)を表す。)
<Welded metal>
The austenitic heat-resistant steel weld metal of the present invention is, in mass%, C: 0.06% to 0.14%, Si: 0.1% to 0.8%, Mn: 0.1% to 1.8%. , P: 0.025% or less, Ni: 25% to 35%, Cr: 20% to 24%, W: 2% to 4.5%, Nb: 0.05% to 0.4%, V: 0 0.05% to 0.4%, N: 0.1% to 0.35%, Al: 0.08% or less, O: 0.08% or less, with the balance being Fe and impurities.
And S, Sn, Pb and Zn as impurities satisfy the following formula (1).
Formula (1) [% S] + 0.5 × {[% Sn] + [% Pb] + [% Zn]} ≦ 0.0030%
(In formula (1), [% S], [% Sn], [% Pb], and [% Zn] represent the contents (mass%) of S, Sn, Pb, and Zn as impurities. )

なお、本明細書中において、「不純物」とはオーステナイト系耐熱合金を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップまたは製造環境などから混入する成分であり、意図的に含有させたものではない成分を指す。   In this specification, “impurities” are components that are mixed from ore, scrap, or the production environment as raw materials when industrially producing austenitic heat-resistant alloys, and are intentionally included. Refers to ingredients that are not.

本発明において、オーステナイト系耐熱鋼溶接金属の化学組成を限定する理由は次のとおりである。
なお、以下の説明において、各元素の含有量の「%」表示は「質量%」を意味する。
In the present invention, the reason for limiting the chemical composition of the austenitic heat-resistant steel weld metal is as follows.
In the following description, “%” display of the content of each element means “mass%”.

(C:0.06%〜0.14%)
C(炭素)は、オーステナイト組織を安定にするとともに、微細な炭化物を形成し、高温使用中のクリープ強度を向上させる。これらの効果を十分に得るために、Cは0.06%以上含有する必要がある。しかしながら、C含有量が過剰である場合、溶接金属中に炭化物が多量に存在するため、延性および靭性が低下する。そのため、C含有量の上限は0.14%以下とする。C含有量の望ましい範囲は0.07%〜0.13%、さらに望ましい範囲は0.08%〜0.12%である。
(C: 0.06% to 0.14%)
C (carbon) stabilizes the austenite structure, forms fine carbides, and improves the creep strength during high temperature use. In order to sufficiently obtain these effects, C needs to be contained by 0.06% or more. However, when the C content is excessive, a large amount of carbide is present in the weld metal, so that ductility and toughness are lowered. Therefore, the upper limit of the C content is 0.14% or less. A desirable range for the C content is 0.07% to 0.13%, and a more desirable range is 0.08% to 0.12%.

(Si:0.1%〜0.8%)
Si(ケイ素)は、脱酸作用を有するとともに、高温での耐食性および耐酸化性の向上に有効な元素である。その効果を得るために、Siは0.1%以上含有する必要がある。しかしながら、Siが過剰に含有された場合には、組織の安定性が低下して、靭性およびクリープ強度の低下を招く。そのため、Si含有量の上限は0.8%以下とする。Si含有量の望ましい範囲は0.12%〜0.78%、さらに望ましい範囲は0.15%〜0.75%である。
(Si: 0.1% to 0.8%)
Si (silicon) is an element that has a deoxidizing action and is effective in improving corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures. In order to acquire the effect, it is necessary to contain Si 0.1% or more. However, when Si is excessively contained, the stability of the structure is lowered, and the toughness and the creep strength are lowered. Therefore, the upper limit of Si content is 0.8% or less. A desirable range for the Si content is 0.12% to 0.78%, and a more desirable range is 0.15% to 0.75%.

(Mn:0.1%〜1.8%)
Mn(マンガン)は、Siと同様、脱酸作用を有する。また、Mnは、オーステナイト組織を安定にし、クリープ強度の向上に寄与する。これらの効果を得るために、Mnは0.1%以上含有させる必要がある。しかしながら、Mn含有量が過剰になると脆化を招き、さらに、クリープ延性の低下も生じる。そのため、Mn含有量の上限は1.8%以下とする。Mn含有量の望ましい範囲は0.15%〜1.6%、さらに望ましい範囲は0.2%〜1.4%である。
(Mn: 0.1% to 1.8%)
Mn (manganese) has a deoxidizing action like Si. Mn stabilizes the austenite structure and contributes to the improvement of creep strength. In order to acquire these effects, it is necessary to contain Mn 0.1% or more. However, when the Mn content is excessive, embrittlement is caused, and further, creep ductility is reduced. Therefore, the upper limit of the Mn content is 1.8% or less. A desirable range of the Mn content is 0.15% to 1.6%, and a more desirable range is 0.2% to 1.4%.

(P:0.025%以下)
P(リン)は、不純物として溶接金属に含まれ、クリープ延性を低下させる元素である。そのため、Pの含有量に上限を設けて0.025%以下とする。P含有量の上限は、望ましくは0.023%以下、さらに望ましくは0.020%以下である。なお、P含有量は可能な限り低減することが望ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招く。そのため、P含有量の望ましい下限は0.0005%以上、さらに望ましい下限は0.0008%以上である。
(P: 0.025% or less)
P (phosphorus) is an element contained in the weld metal as an impurity and reduces creep ductility. Therefore, an upper limit is set for the P content to 0.025% or less. The upper limit of the P content is desirably 0.023% or less, and more desirably 0.020% or less. In addition, although it is desirable to reduce P content as much as possible, extreme reduction leads to the increase in manufacturing cost. Therefore, a desirable lower limit of the P content is 0.0005% or more, and a more desirable lower limit is 0.0008% or more.

(Ni:25%〜35%)
Ni(ニッケル)は、長時間使用時のオーステナイト組織の安定性を高め、クリープ強度の向上に寄与する。その効果を十分に得るために、Niは25%以上含有させる必要がある。しかしながら、Niは高価な元素であり、多量の含有はコストの増大を招く。そのため、Ni含有量は、上限を設けて35%以下とする。Ni含有量の望ましい範囲は25.5%〜34.5%、さらに望ましい範囲は26%〜34%である。
(Ni: 25% to 35%)
Ni (nickel) increases the stability of the austenite structure when used for a long time and contributes to the improvement of the creep strength. In order to obtain the effect sufficiently, Ni needs to be contained by 25% or more. However, Ni is an expensive element, and a large amount causes an increase in cost. Therefore, the Ni content is set to 35% or less with an upper limit. A desirable range of the Ni content is 25.5% to 34.5%, and a more desirable range is 26% to 34%.

(Cr:20%〜24%)
Cr(クロム)は、高温での耐酸化性および耐食性の確保のために必須の元素である。また、微細な炭化物を形成してクリープ強度の確保にも寄与する。十分にその効果を得るために、Crは20%以上の含有が必要である。しかしながら、Cr含有量が24%を超えると、高温でのオーステナイト組織の安定性が劣化して著しいクリープ強度の低下を招く。したがって、Cr含有量は20%〜24%とする。Cr含有量の望ましい範囲は20.5%〜23.5%、さらに望ましい範囲は21%〜23%である。
(Cr: 20% to 24%)
Cr (chromium) is an essential element for securing oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures. It also contributes to securing the creep strength by forming fine carbides. In order to obtain the effect sufficiently, the Cr content needs to be 20% or more. However, if the Cr content exceeds 24%, the stability of the austenite structure at high temperatures deteriorates, causing a significant decrease in creep strength. Therefore, the Cr content is 20% to 24%. A desirable range for the Cr content is 20.5% to 23.5%, and a more desirable range is 21% to 23%.

(W:2%〜4.5%)
W(タングステン)は、マトリックスに固溶して、高温でのクリープ強度および引張強さの向上に大きく寄与する元素である。その効果を十分に発揮させるために、Wは少なくとも2%以上の含有が必要である。しかしながら、Wは高価な元素であるため、Wの過剰の含有はコストの増大を招く。また、Wを過剰に含有しても効果が飽和する。そのため、W含有量の上限は4.5%以下とする。W含有量の望ましい範囲は2.2%〜4.3%であり、さらに望ましい範囲は2.5%〜4%である。
(W: 2% to 4.5%)
W (tungsten) is an element that makes a solid solution in the matrix and greatly contributes to improvement in creep strength and tensile strength at high temperatures. In order to fully exhibit the effect, W needs to contain at least 2% or more. However, since W is an expensive element, excessive inclusion of W causes an increase in cost. Even if W is contained excessively, the effect is saturated. Therefore, the upper limit of the W content is 4.5% or less. A desirable range of W content is 2.2% to 4.3%, and a more desirable range is 2.5% to 4%.

(Nb:0.05%〜0.4%)
Nb(ニオブ)は、炭素および窒素との親和力が強く、微細な炭窒化物として粒内に析出し、溶接金属の高温でのクリープ強度および引張強さの向上に寄与する。その効果を十分に得るために、Nbは0.05%以上の含有が必要である。しかしながら、Nbの含有量が過剰になると、高温での使用初期の析出量が増加し、靭性の低下を招く。そのため、Nb含有量の上限は0.4%以下とする必要がある。Nb含有量の望ましい範囲は0.08%〜0.38%であり、さらに望ましい範囲は0.1%〜0.35%である。
(Nb: 0.05% to 0.4%)
Nb (niobium) has a strong affinity for carbon and nitrogen, precipitates in the grains as fine carbonitrides, and contributes to improvement of the creep strength and tensile strength of the weld metal at high temperatures. In order to obtain the effect sufficiently, the Nb content needs to be 0.05% or more. However, when the content of Nb is excessive, the amount of precipitation at the initial stage of use at high temperatures increases, leading to a decrease in toughness. Therefore, the upper limit of Nb content needs to be 0.4% or less. A desirable range of Nb content is 0.08% to 0.38%, and a more desirable range is 0.1% to 0.35%.

(V:0.05%〜0.4%以下)
V(バナジウム)は、Nbと同様、微細な炭窒化物を形成するが、Nbに比べて、炭素および窒素との親和力が弱い。そのため、Vは使用初期の靭性にNbほど影響を与えることなく、溶接金属のクリープ強度の向上に寄与する。この効果を得るために、Vは0.05%以上の含有が必要である。しかしながら、Vを過剰に含有すると多量に析出するとともに、析出物の粗大化が著しくなり、クリープ強度および延性の低下を招く。そのため、V含有量の上限は0.4%以下とする必要がある。V含有量の望ましい範囲は、0.08%〜0.38%、さらに望ましい範囲は0.1%〜0.35%である。
(V: 0.05% to 0.4% or less)
V (vanadium), like Nb, forms fine carbonitrides, but has a weaker affinity for carbon and nitrogen than Nb. Therefore, V contributes to the improvement of the creep strength of the weld metal without affecting the toughness at the initial use as much as Nb. In order to acquire this effect, V needs to contain 0.05% or more. However, when V is contained excessively, it precipitates in a large amount, and the coarsening of the precipitate becomes remarkable, resulting in a decrease in creep strength and ductility. Therefore, the upper limit of V content needs to be 0.4% or less. A desirable range for the V content is 0.08% to 0.38%, and a more desirable range is 0.1% to 0.35%.

(N:0.1%〜0.35%)
N(窒素)は、オーステナイト組織を安定にするとともに、固溶または窒化物として析出し、高温強度の向上に寄与する。その効果を少なからず得るために、Nは0.1%以上含有させる必要がある。しかしながら、Nが0.35%を超えて含有されると、多量の窒化物が析出して、靭性の低下を招く。そのため、Nの含有量は0.1%〜0.35%とする。N含有量の望ましい範囲は0.12%〜0.32%であり、さらに望ましい範囲は0.15%〜0.3%である。
(N: 0.1% to 0.35%)
N (nitrogen) stabilizes the austenite structure and precipitates as a solid solution or nitride, contributing to the improvement of the high temperature strength. In order to obtain the effects not a little, N needs to be contained by 0.1% or more. However, if N is contained in excess of 0.35%, a large amount of nitride precipitates, resulting in a decrease in toughness. Therefore, the N content is 0.1% to 0.35%. A desirable range of N content is 0.12% to 0.32%, and a more desirable range is 0.15% to 0.3%.

(Al:0.08%以下)
Al(アルミニウム)は、母材の製造時に脱酸剤として含有され、溶接材料の製造時にも脱酸剤として含有される。その結果、溶接金属にAlが含有される。しかしながら、多量のAlを含有すると延性が低下する。このため、Al含有量の上限は0.08%以下とする必要がある。Al含有量の上限は、望ましくは0.06%以下、さらに望ましくは0.04%以下である。なお、Al含有量の下限は特に設ける必要はないが、Al含有量の極端な低減は、製造コストの増大を招く。そのため、Al含有量の望ましい下限は0.0005%以上であり、さらには望ましい下限は0.001%以上である。
(Al: 0.08% or less)
Al (aluminum) is contained as a deoxidizer during the production of the base material, and is also contained as a deoxidizer during the production of the welding material. As a result, the weld metal contains Al. However, when a large amount of Al is contained, ductility is lowered. For this reason, the upper limit of Al content needs to be 0.08% or less. The upper limit of the Al content is desirably 0.06% or less, and more desirably 0.04% or less. In addition, although it is not necessary to provide the minimum of Al content in particular, the extreme reduction of Al content leads to the increase in manufacturing cost. Therefore, a desirable lower limit of the Al content is 0.0005% or more, and a desirable lower limit is 0.001% or more.

(O:0.08%以下)
O(酸素)は、不純物として溶接金属中に含有される。しかしながら、O(酸素)の含有量が過剰になると、靭性および延性の劣化を招く。このため、O(酸素)含有量の上限は0.08%以下とする必要がある。O(酸素)含有量の上限は、望ましくは0.06%以下、さらに望ましくは0.04%以下である。なお、O(酸素)の含有量について特に下限を設ける必要はないが、極端な低減は製造コストの上昇を招く。そのため、O(酸素)含有量の望ましい下限は0.0005%以上、さらに望ましい下限は0.0008%以上である。
(O: 0.08% or less)
O (oxygen) is contained in the weld metal as an impurity. However, when the content of O (oxygen) is excessive, toughness and ductility are deteriorated. For this reason, the upper limit of O (oxygen) content needs to be 0.08% or less. The upper limit of the O (oxygen) content is desirably 0.06% or less, and more desirably 0.04% or less. Although there is no particular need to set a lower limit for the O (oxygen) content, an extreme reduction leads to an increase in manufacturing cost. Therefore, the desirable lower limit of the O (oxygen) content is 0.0005% or more, and the more desirable lower limit is 0.0008% or more.

(S、Sn、Pb、及びZn:[%S]+0.5×{[%Sn]+[%Pb]+[%Zn]}≦0.0030%)
これら元素は、不純物として溶接金属中に含まれ、高温での使用初期に柱状晶境界に偏析して靭性を低下させる。本発明らは、種々実験を重ねた結果、Sは偏析エネルギーが大きいため、粒界偏析しやすく、Sの延性低下割れを起こす影響度が、Sn、Pb、及びZnに比べて、2倍もあることを知見した。
そこで、溶接金属の靭性低下を安定して軽減するためには、式(1)([%S]+0.5×{[%Sn]+[%Pb]+[%Zn]})で求められる値を0.0030%以下とする必要があることを知見した。式(1)の値の上限は、望ましくは0.0025%以下、さらに望ましくは0.0020%以下である。なお、これらの不純物(S、Sn、Pb、及びZn)は可能な限り低減することが望ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招く。そのため、式(1)で求められる値の望ましい下限は、0.0001%以上、さらに望ましい下限は0.0002%以上である。
(S, Sn, Pb, and Zn: [% S] + 0.5 × {[% Sn] + [% Pb] + [% Zn]} ≦ 0.0030%)
These elements are contained as impurities in the weld metal, and segregate at the columnar crystal boundaries at the initial stage of use at high temperatures, thereby reducing toughness. As a result of repeating various experiments, the present inventors have found that since S has a large segregation energy, it is easy to segregate at the grain boundaries, and the degree of influence that causes ductile drop cracking of S is twice as high as that of Sn, Pb, and Zn. I found out that there was.
Therefore, in order to stably reduce the toughness deterioration of the weld metal, it is obtained by the formula (1) ([% S] + 0.5 × {[% Sn] + [% Pb] + [% Zn]}). It was found that the value needs to be 0.0030% or less. The upper limit of the value of Formula (1) is desirably 0.0025% or less, and more desirably 0.0020% or less. Although it is desirable to reduce these impurities (S, Sn, Pb, and Zn) as much as possible, extreme reduction causes an increase in manufacturing cost. Therefore, the desirable lower limit of the value obtained by the formula (1) is 0.0001% or more, and the more desirable lower limit is 0.0002% or more.

本発明のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属は上述の各元素を含み、残部がFeおよび不純物からなる化学組成のものである。   The austenitic heat-resistant steel weld metal of the present invention has a chemical composition containing the above-mentioned elements, with the balance being Fe and impurities.

本発明のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属は、合金成分としてのFeに代えて、質量%で、Ti:0%〜0.25%、Cu:0%〜4%、Co:0%〜2%、Mo:0%〜2%、B:0%〜0.005%、Ca:0%〜0.02%、Mg:0%〜0.02%、REM:0%〜0.06%の1種または2種以上の元素を含有してもよい。下記に、各成分について説明する。   The austenitic heat-resisting steel weld metal of the present invention is replaced by Fe as an alloy component in mass%, Ti: 0% to 0.25%, Cu: 0% to 4%, Co: 0% to 2%, Mo: 0% to 2%, B: 0% to 0.005%, Ca: 0% to 0.02%, Mg: 0% to 0.02%, REM: 0% to 0.06% Or you may contain 2 or more types of elements. Below, each component is demonstrated.

(Ti:0%〜0.25%)
Ti(チタン)は、NbおよびVと同様、微細な炭窒化物を形成して、高温でのクリープ強度および引張強さの向上に寄与する。そのため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、Ti含有量が過剰になると、Nbと同様に使用初期に多量に析出し、靭性の低下を招く。そのため、Tiを含有する場合、Ti含有量の上限は、0.25%以下とする。Ti含有量の上限は、望ましくは0.23%以下、さらに望ましくは、0.2%以下である。なお、Tiを含有する場合、Ti含有量の望ましい下限は0.01%以上、さらに望ましい下限は0.03%以上である。
(Ti: 0% to 0.25%)
Ti (titanium), like Nb and V, forms fine carbonitrides and contributes to the improvement of creep strength and tensile strength at high temperatures. Therefore, you may contain as needed. However, when the Ti content is excessive, a large amount is precipitated in the initial stage of use like Nb, resulting in a decrease in toughness. Therefore, when it contains Ti, the upper limit of Ti content shall be 0.25% or less. The upper limit of the Ti content is desirably 0.23% or less, and more desirably 0.2% or less. When Ti is contained, the desirable lower limit of the Ti content is 0.01% or more, and the more desirable lower limit is 0.03% or more.

(Cu:0%〜4%)
Cu(銅)は、オーステナイト組織の安定性を高めるとともに、使用中に微細に析出して、クリープ強度の向上に寄与する。しかしながら、Cuを過剰に含有すると、延性の低下を招く。そのため、Cuを含有する場合、Cu含有量の上限は4%以下とする。Cu含有量の上限は、望ましくは、3.8%以下、さらに望ましくは、3.5%以下である。なお、Cuを含有する場合、Cu含有量の望ましい下限は0.01%以上、さらに望ましい下限は0.03%以上である。
(Cu: 0% to 4%)
Cu (copper) enhances the stability of the austenite structure and precipitates finely during use, contributing to the improvement of creep strength. However, when Cu is contained excessively, ductility is reduced. Therefore, when it contains Cu, the upper limit of Cu content shall be 4% or less. The upper limit of the Cu content is desirably 3.8% or less, and more desirably 3.5% or less. When Cu is contained, a desirable lower limit of the Cu content is 0.01% or more, and a more desirable lower limit is 0.03% or more.

(Co:0%〜2%)
Co(コバルト)は、NiおよびCuと同様、オーステナイト生成元素であり、オーステナイト組織の安定性を高めてクリープ強度の向上に寄与する。しかしながら、Coは、極めて高価な元素であるため、Coの過剰の含有は大幅なコスト増を招く。そのため、Coを含有する場合、Co含有量の上限は2%以下とする。Co含有量の上限は、望ましくは、1.8%以下、さらに望ましくは、1.5%以下である。なお、Coを含有する場合、Co含有量の望ましい下限は0.01%以上、さらに望ましい下限は0.03%以上である。
(Co: 0% to 2%)
Co (cobalt), like Ni and Cu, is an austenite-generating element and contributes to the improvement of creep strength by increasing the stability of the austenite structure. However, since Co is an extremely expensive element, excessive content of Co causes a significant cost increase. Therefore, when it contains Co, the upper limit of Co content shall be 2% or less. The upper limit of the Co content is desirably 1.8% or less, and more desirably 1.5% or less. When Co is contained, a desirable lower limit of the Co content is 0.01% or more, and a more desirable lower limit is 0.03% or more.

(Mo:0%〜2%)
Mo(モリブデン)は、Wと同様、マトリックスに固溶して高温でのクリープ強度および引張強さの向上に寄与する元素である。しかしながら、Moは、過剰に含有すると組織安定性を低下させ、逆にクリープ強度を低下させる場合もある。さらに、Moは高価な元素であるため、過剰の含有はコストの増大を招く。そのため、Moを含有する場合、Mo含有量の上限は2%以下とする。Mo含有量の上限は、望ましくは1.5%以下、さらに望ましくは1.2%以下である。なお、Moを含有する場合、Mo含有量の望ましい下限は0.01%以上、さらに望ましい下限は0.03%以上である。
(Mo: 0% to 2%)
Mo (molybdenum), like W, is an element that contributes to the improvement of creep strength and tensile strength at high temperatures by dissolving in a matrix. However, when Mo is excessively contained, the structural stability is lowered, and on the contrary, the creep strength may be lowered. Furthermore, since Mo is an expensive element, excessive inclusion causes an increase in cost. Therefore, when it contains Mo, the upper limit of Mo content shall be 2% or less. The upper limit of the Mo content is desirably 1.5% or less, and more desirably 1.2% or less. When Mo is contained, the desirable lower limit of the Mo content is 0.01% or more, and the more desirable lower limit is 0.03% or more.

(B:0%〜0.005%)
B(ホウ素)は、炭化物を微細に分散させることにより、溶接金属のクリープ強度を向上させるとともに、粒界を強化して靭性の向上にも寄与する元素である。しかしながら、Bは過剰に含有すると、溶接中の凝固割れ感受性を高める。そのため、Bを含有する場合、B含有量の上限は0.005%以下とする。B含有量の上限は、望ましくは、0.003%以下、さらに望ましくは、0.002%以下である。なお、Bを含有する場合、B含有量の望ましい下限は0.0003%以上、さらに望ましい下限は0.0005%以上である。
(B: 0% to 0.005%)
B (boron) is an element that improves the creep strength of the weld metal by finely dispersing carbides, and strengthens the grain boundaries and contributes to the improvement of toughness. However, when B is contained excessively, the solidification cracking susceptibility during welding is increased. Therefore, when it contains B, the upper limit of B content shall be 0.005% or less. The upper limit of the B content is desirably 0.003% or less, and more desirably 0.002% or less. When B is contained, the desirable lower limit of the B content is 0.0003% or more, and the more desirable lower limit is 0.0005% or more.

(Ca:0%〜0.02%)
Ca(カルシウム)は、熱間変形能を改善する効果を有するため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、Caの過剰の含有は酸素と結合し、清浄性を著しく低下させて、却って熱間変形能を劣化させる。そのため、Caを含有する場合、Ca含有量の上限は0.02%以下とする。Ca含有量の上限は、望ましくは0.015%以下、更に望ましくは0.01%以下である。なお、Caを含有する場合、Ca含有量の望ましい下限は0.0005%以上、さらに望ましい下限は0.001%以上である。
(Ca: 0% to 0.02%)
Since Ca (calcium) has an effect of improving hot deformability, it may be contained as necessary. However, the excessive content of Ca combines with oxygen, significantly lowering the cleanliness and deteriorating hot deformability. Therefore, when Ca is contained, the upper limit of the Ca content is 0.02% or less. The upper limit of the Ca content is desirably 0.015% or less, and more desirably 0.01% or less. When Ca is contained, the desirable lower limit of the Ca content is 0.0005% or more, and the more desirable lower limit is 0.001% or more.

(Mg:0%〜0.02%)
Mg(マグネシウム)は、Caと同様、熱間変形能を改善する効果を有するため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、Mgの過剰の含有は酸素と結合し、清浄性を著しく低下させて、却って熱間変形能を劣化させる。そのため、Mgを含有する場合、Mg含有量の上限は0.02%以下とする。Mg含有量の上限は、望ましくは0.015%以下、更に望ましくは0.01%以下である。なお、Mgを含有する場合、Mg含有量の望ましい下限は0.0005%以上、さらに望ましい下限は0.001%以上である。
(Mg: 0% to 0.02%)
Since Mg (magnesium) has the effect of improving the hot deformability like Ca, it may be contained as necessary. However, an excessive content of Mg combines with oxygen, significantly lowering the cleanliness and deteriorating hot deformability. Therefore, when it contains Mg, the upper limit of Mg content shall be 0.02% or less. The upper limit of the Mg content is desirably 0.015% or less, and more desirably 0.01% or less. When Mg is contained, the desirable lower limit of the Mg content is 0.0005% or more, and the more desirable lower limit is 0.001% or more.

(REM:0%〜0.06%)
REM(希土類元素)は、CaおよびMgと同様、熱間変形能を改善する効果を有するため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、REMの過剰の含有は酸素と結合し、清浄性を著しく低下させて、却って熱間加工性を劣化させる。そのため、REMを含有する場合、REM含有量の上限は、0.06%以下とする。REM含有量の上限は、望ましくは0.04%以下、更に望ましくは0.03%以下である。なお、REMを含有する場合、REM含有量の望ましい下限は0.0005%以上、さらに望ましい下限は0.001%以上である。
(REM: 0% to 0.06%)
Since REM (rare earth element) has an effect of improving hot deformability like Ca and Mg, it may be contained as necessary. However, an excessive content of REM combines with oxygen, significantly lowering cleanliness and degrading hot workability. Therefore, when it contains REM, the upper limit of REM content shall be 0.06% or less. The upper limit of the REM content is desirably 0.04% or less, and more desirably 0.03% or less. When REM is contained, the desirable lower limit of the REM content is 0.0005% or more, and the more desirable lower limit is 0.001% or more.

なお、「REM」とはSc、Y、及びランタノイドの合計17元素の総称であり、REMの含有量はREMのうちの1種または2種以上の元素の合計含有量を指す。また、REMについては一般的にミッシュメタルに含有される。このため、例えば、REMは、REMの含有量が上記の範囲となるように、ミッシュメタルの形で含有させてもよい。   “REM” is a generic name for a total of 17 elements of Sc, Y, and lanthanoid, and the content of REM refers to the total content of one or more elements of REM. Further, REM is generally contained in misch metal. For this reason, for example, REM may be contained in the form of misch metal so that the content of REM is in the above range.

<溶接継手>
本発明の溶接金属と、オーステナイト系耐熱鋼の母材とにより、耐溶接高温割れ性に優れた溶接継手が得られる。溶接継手は、具体的には、継手部の溶接金属と、溶接金属を挟むオーステナイト系耐熱鋼からなる二つの母材とを有する。
なお、溶接継手の具体的形状、溶接継手を得るための溶接の具体的態様(溶接姿勢)は特に限定されず、例えば、鋼管に開先加工した後に突合せ溶接する場合、厚板に開先加工した後に突合せ溶接する場合などに適用すればよい。
以下、溶接継手を構成する母材について説明する。
<Welded joint>
With the weld metal of the present invention and the base material of the austenitic heat-resisting steel, a welded joint having excellent weld hot cracking resistance can be obtained. Specifically, the welded joint has a weld metal of the joint part and two base materials made of austenitic heat-resistant steel sandwiching the weld metal.
The specific shape of the welded joint and the specific mode of welding (welding posture) for obtaining the welded joint are not particularly limited. For example, in the case of butt welding after groove processing on a steel pipe, groove processing is performed on a thick plate. For example, it may be applied to the case where butt welding is performed.
Hereinafter, the base material constituting the welded joint will be described.

<母材>
以上、本発明に係るオーステナイト系耐熱鋼溶接金属の化学組成について詳述したが、本発明に係るオーステナイト系耐熱鋼溶接金属を有する溶接継手を得る際に、その母材は下記の化学組成であることが望ましい。
<Base material>
As described above, the chemical composition of the austenitic heat-resistant steel weld metal according to the present invention has been described in detail. When obtaining a welded joint having the austenitic heat-resistant steel weld metal according to the present invention, the base material has the following chemical composition. It is desirable.

母材の望ましい化学組成は、質量%で、C:0.04%〜0.14%、Si:0.05%〜1%、Mn:0.5%〜2.5%、P:0.03%以下、S:0.002%以下、Ni:23%〜32%、Cr:20%〜25%、W:1%〜5%、Nb:0.1%〜0.6%、V:0.1%〜0.6%、N:0.1%〜0.3%、B:0%〜0.01%、REM:0〜0.06%、Al:0.03%以下、O:0.02%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなる。
以下、その望ましい理由について述べる。なお、以下の説明において、各元素の含有量の「%」表示は「質量%」を意味する。
Desirable chemical composition of the base material is mass%, C: 0.04% to 0.14%, Si: 0.05% to 1%, Mn: 0.5% to 2.5%, P: 0.00. 03% or less, S: 0.002% or less, Ni: 23% to 32%, Cr: 20% to 25%, W: 1% to 5%, Nb: 0.1% to 0.6%, V: 0.1% to 0.6%, N: 0.1% to 0.3%, B: 0% to 0.01%, REM: 0 to 0.06%, Al: 0.03% or less, O : Containing 0.02% or less, with the balance being Fe and impurities.
The reason for this is described below. In the following description, “%” display of the content of each element means “mass%”.

(C:0.04%〜0.14%)
Cは、オーステナイト組織を安定にするとともに微細な炭化物を形成し、高温使用中のクリープ強度を向上させる。C含有量が0.04%以上であれば、上記効果が有効に得られる。しかしながら、Cが過剰に含有された場合、炭化物が多量に析出し、クリープ延性および靭性が低下する。そのため、C含有量の上限は0.14%以下とすることがよい。C含有量の望ましい範囲は0.05%〜0.13%、さらに望ましい範囲は0.06%〜0.12%である。
(C: 0.04% to 0.14%)
C stabilizes the austenite structure, forms fine carbides, and improves the creep strength during high temperature use. If the C content is 0.04% or more, the above effect can be obtained effectively. However, when C is contained excessively, a large amount of carbide precipitates and creep ductility and toughness are lowered. Therefore, the upper limit of the C content is preferably 0.14% or less. A desirable range for the C content is 0.05% to 0.13%, and a more desirable range is 0.06% to 0.12%.

(Si:0.05%〜1%)
Siは、脱酸作用を有するとともに、高温での耐食性および耐酸化性の向上に有効な元素である。Si含有量が0.05%以上であれば、上記効果が有効に得られる。しかしながら、Siが過剰に含有された場合には、組織の安定性が低下して、靭性およびクリープ強度の低下を招く。そのため、C含有量の上限は1%以下とすることがよい。Si含有量の望ましい範囲は0.08%〜0.8%、さらに望ましい範囲は0.1%〜0.5%である。
(Si: 0.05% to 1%)
Si is an element that has a deoxidizing action and is effective in improving corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures. If the Si content is 0.05% or more, the above effect can be obtained effectively. However, when Si is excessively contained, the stability of the structure is lowered, and the toughness and the creep strength are lowered. Therefore, the upper limit of the C content is preferably 1% or less. A desirable range of the Si content is 0.08% to 0.8%, and a more desirable range is 0.1% to 0.5%.

(Mn:0.5%〜2.5%)
Mnは、Siと同様、脱酸作用を有する。また、Mnは、オーステナイト組織の安定化に寄与する。Mn含有量が0.5%以上であれば、上記効果が有効に得られる。しかしながら、Mn含有量が過剰になると脆化を招き、さらに、クリープ延性の低下も生じる。そのため、Mn含有量の上限は2.5%以下とすることがよい。Mn含有量の望ましい範囲は0.6%〜2%、さらに望ましい範囲は0.8%〜1.5%である。
(Mn: 0.5% to 2.5%)
Mn has a deoxidizing action like Si. Further, Mn contributes to stabilization of the austenite structure. If the Mn content is 0.5% or more, the above effect can be obtained effectively. However, when the Mn content is excessive, embrittlement is caused, and further, creep ductility is reduced. Therefore, the upper limit of the Mn content is preferably 2.5% or less. A desirable range for the Mn content is 0.6% to 2%, and a more desirable range is 0.8% to 1.5%.

(P:0.03%以下)
Pは、不純物として合金中に含まれ、溶接中に溶接熱影響部の結晶粒界に偏析して、液化割れ感受性を高める元素である。さらに、長時間使用後のクリープ延性も低下させる。そのため、P含有量の上限は0.03%以下とすることがよい。P含有量の上限は、望ましくは0.028%以下、さらに望ましくは0.025%以下である。なお、Pの含有量は可能な限り低減することが望ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招く。そのため、P含有量の望ましい下限は0.0005%以上、さらに望ましい下限は0.0008%以上である。
(P: 0.03% or less)
P is an element which is contained in the alloy as an impurity and segregates at the grain boundary of the weld heat affected zone during welding to increase the liquefaction cracking sensitivity. Furthermore, the creep ductility after long-time use is also reduced. Therefore, the upper limit of the P content is preferably 0.03% or less. The upper limit of the P content is desirably 0.028% or less, and more desirably 0.025% or less. Although it is desirable to reduce the P content as much as possible, extreme reduction leads to an increase in manufacturing cost. Therefore, a desirable lower limit of the P content is 0.0005% or more, and a more desirable lower limit is 0.0008% or more.

(S:0.002%以下)
Sは、Pと同様に不純物として合金中に含まれ、溶接中に溶接熱影響部の結晶粒界に偏析して液化割れ感受性を高める元素である。そのため、S含有量は、上限を0.002%以下とすると、これらを防止し得る。S含有量の上限は、望ましくは0.0018%以下、さらに望ましくは0.0015%以下である。なお、S含有量は可能な限り低減することが望ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招く。そのため、S含有量の望ましい下限は0.0001%以上、さらに望ましい下限は0.0002%以上である。
(S: 0.002% or less)
S is an element which is contained in the alloy as an impurity as in the case of P and segregates at the grain boundary in the weld heat-affected zone during welding to increase liquefaction cracking sensitivity. Therefore, the S content can be prevented by setting the upper limit to 0.002% or less. The upper limit of the S content is desirably 0.0018% or less, and more desirably 0.0015% or less. In addition, although it is desirable to reduce S content as much as possible, extreme reduction leads to the increase in manufacturing cost. Therefore, the desirable lower limit of the S content is 0.0001% or more, and the more desirable lower limit is 0.0002% or more.

(Ni:23%〜32%)
Niは、長時間使用時のオーステナイト組織の安定性を確保し、クリープ強度を確保するための元素である。Ni含有量が23%以上であれば、上記効果が有効に得られる。しかしながら、Niは高価な元素であり、多量の含有はコストの増大を招く。そのため、Ni含有量の上限は32%以下とすることがよい。Ni含有量の望ましい範囲は24%〜31.5%、さらに望ましい範囲は25%〜31%である。
(Ni: 23% to 32%)
Ni is an element for ensuring the stability of the austenite structure during long-time use and ensuring the creep strength. If Ni content is 23% or more, the said effect will be acquired effectively. However, Ni is an expensive element, and a large amount causes an increase in cost. Therefore, the upper limit of the Ni content is preferably 32% or less. A desirable range for the Ni content is 24% to 31.5%, and a more desirable range is 25% to 31%.

(Cr:20%〜25%)
Crは、高温での耐酸化性および耐食性の確保のための元素である。また、微細な炭化物を形成してクリープ強度の確保にも寄与する。Cr含有量が20%以上であれば、上記効果が有効に得られる。しかしながら、Cr含有量が25%を超えると、高温でのオーステナイト組織の安定性が劣化して、クリープ強度の低下を招く。したがって、Crの含有量は20%〜25%とすることがよい。Cr含有量の望ましい範囲は20.5%〜24.5%、さらに望ましい範囲は21%〜24%である。
(Cr: 20% to 25%)
Cr is an element for ensuring oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures. It also contributes to securing the creep strength by forming fine carbides. If the Cr content is 20% or more, the above effect can be obtained effectively. However, if the Cr content exceeds 25%, the stability of the austenite structure at high temperatures deteriorates, leading to a decrease in creep strength. Therefore, the Cr content is preferably 20% to 25%. A desirable range for the Cr content is 20.5% to 24.5%, and a more desirable range is 21% to 24%.

(W:1%〜5%)
Wは、マトリックスに固溶して高温でのクリープ強度および引張強さの向上に大きく寄与する元素である。W含有量が1%以上であれば、上記効果が有効に得られる。しかしながら、Wを過剰に含有させても、その効果は飽和するか、場合によってはクリープ強度を低下させる。さらに、Wは高価な元素であるため、Wの過剰の含有はコストの増大を招く。そのため、W含有量の上限は5%以下とすることがよい。W含有量の望ましい範囲は1.2%〜4.8%であり、さらに望ましい範囲は1.5%〜4.5%である。
(W: 1% to 5%)
W is an element that contributes greatly to the improvement in creep strength and tensile strength at high temperatures by dissolving in the matrix. If the W content is 1% or more, the above effect can be obtained effectively. However, even if W is excessively contained, the effect is saturated or the creep strength is lowered in some cases. Furthermore, since W is an expensive element, excessive inclusion of W causes an increase in cost. Therefore, the upper limit of the W content is preferably 5% or less. A desirable range of W content is 1.2% to 4.8%, and a more desirable range is 1.5% to 4.5%.

(Nb:0.1%〜0.6%)
Nbは、微細な炭窒化物として粒内に析出し、高温でのクリープ強度および引張強さの向上に寄与する。Nb含有量が0.1%以上であれば、上記効果が有効に得られる。しかしながら、Nbの含有量が過剰になると炭窒化物として多量に析出し、クリープ延性および靭性の低下を招く。このため、Nb含有量の上限は0.6%以下とすることがよい。Nb含有量の望ましい範囲は0.12%〜0.55%であり、さらに望ましい範囲は0.15%〜0.5%である。
(Nb: 0.1% to 0.6%)
Nb precipitates in the grains as fine carbonitrides and contributes to the improvement of creep strength and tensile strength at high temperatures. If the Nb content is 0.1% or more, the above effect can be obtained effectively. However, if the content of Nb is excessive, a large amount of carbonitride precipitates, causing a decrease in creep ductility and toughness. For this reason, the upper limit of Nb content is preferably 0.6% or less. A desirable range of Nb content is 0.12% to 0.55%, and a more desirable range is 0.15% to 0.5%.

(V:0.1%〜0.6%)
Vは、Nbと同様、微細な炭窒化物を形成して高温でのクリープ強度および引張強さの向上に寄与する。V含有量が0.1%以上であれば、上記効果が有効に得られる。しかしながら、Vの含有量が過剰になると多量に析出して、クリープ延性および靭性の低下を招く。このため、V含有量の上限は0.6%以下とすることがよい。V含有量の望ましい範囲は、0.12%〜0.55%、さらに望ましい範囲は0.15%〜0.5%である。
(V: 0.1% to 0.6%)
V, like Nb, forms fine carbonitrides and contributes to the improvement of creep strength and tensile strength at high temperatures. If the V content is 0.1% or more, the above effect can be obtained effectively. However, when the V content is excessive, it precipitates in a large amount, resulting in a decrease in creep ductility and toughness. For this reason, the upper limit of V content is preferably 0.6% or less. A desirable range for the V content is 0.12% to 0.55%, and a more desirable range is 0.15% to 0.5%.

(N:0.1%〜0.3%)
Nは、オーステナイト組織を安定にするとともに、固溶または窒化物として析出し、高温強度の向上に寄与する。N含有量が0.1%以上であれば、上記効果が有効に得られる。しかしながら、Nが過剰に含有されると、長時間使用中に多量の微細窒化物が粒内に析出して、クリープ延性および靭性の低下も招く。そのため、Nの含有量の上限は0.3%以下とすることがよい。N含有量の望ましい範囲は0.12%〜0.28%であり、さらに望ましい範囲は0.15%〜0.25%である。
(N: 0.1% to 0.3%)
N stabilizes the austenite structure and precipitates as a solid solution or a nitride, contributing to an improvement in high temperature strength. If the N content is 0.1% or more, the above effect can be obtained effectively. However, when N is excessively contained, a large amount of fine nitride precipitates in the grains during long-time use, which causes deterioration of creep ductility and toughness. Therefore, the upper limit of the N content is preferably 0.3% or less. A desirable range of N content is 0.12% to 0.28%, and a more desirable range is 0.15% to 0.25%.

(B:0%〜0.01%)
Bは、粒界炭化物を微細分散させることにより、クリープ強度を向上させるとともに、粒界に偏析して粒界を強化するのに有効な元素であるため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、B含有量が過剰になると、溶接中の熱影響部の液化割れ感受性を高める。そのため、B含有量の上限は0.01%以下とすることがよい。B含有量の上限は、望ましくは0.008%以下、さらに望ましくは、0.006%以下である。Bを含有する場合、B含有量の望ましい下限は0.0005%以上、さらに望ましい下限は0.001%以上である。
(B: 0% to 0.01%)
B is an element effective for improving the creep strength by finely dispersing the grain boundary carbides and segregating at the grain boundaries to strengthen the grain boundaries. Therefore, B may be contained as necessary. However, when the B content is excessive, the liquefaction cracking sensitivity of the heat-affected zone during welding is increased. Therefore, the upper limit of the B content is preferably 0.01% or less. The upper limit of the B content is desirably 0.008% or less, and more desirably 0.006% or less. When B is contained, a desirable lower limit of the B content is 0.0005% or more, and a more desirable lower limit is 0.001% or more.

(REM:0%〜0.06%)
REMは、製造時の熱間変形能を改善する効果を有するため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、REMの過剰の含有は酸素と結合し、清浄性を著しく低下させて、逆に熱間変形能を害する。そのため、REM含有量の上限は0.06%以下とすることがよい。REM含有量の上限は、望ましくは0.04%以下、更に望ましくは0.03%以下である。なお、REMを含有する場合、REM含有量の望ましい下限は0.0005%以上、さらに望ましい下限は0.001%以上である。
(REM: 0% to 0.06%)
Since REM has the effect of improving the hot deformability at the time of manufacture, it may be contained as necessary. However, excessive content of REM binds to oxygen, significantly reduces cleanliness, and adversely affects hot deformability. Therefore, the upper limit of the REM content is preferably 0.06% or less. The upper limit of the REM content is desirably 0.04% or less, and more desirably 0.03% or less. When REM is contained, the desirable lower limit of the REM content is 0.0005% or more, and the more desirable lower limit is 0.001% or more.

(Al:0.03%以下)
Alは、母材の製造時に脱酸剤として含有される。しかしながら、多量のAlを含有すると鋼の清浄性が劣化し、熱間加工性が低下する。そのため、Al含有量の上限は0.03%以下とすることがよい。Al含有量の上限は、望ましくは0.025%以下、さらに望ましくは0.02%以下である。なお、Al含有量の下限は特に設ける必要はないが、極端な低減は製造コストの増大を招く。そのため、Al含有量の望ましい下限は0.0005%以上、さらに望ましい下限は0.001%以上である。
(Al: 0.03% or less)
Al is contained as a deoxidizer during the production of the base material. However, when a large amount of Al is contained, the cleanliness of the steel deteriorates and the hot workability decreases. Therefore, the upper limit of the Al content is preferably 0.03% or less. The upper limit of the Al content is desirably 0.025% or less, and more desirably 0.02% or less. In addition, although it is not necessary to provide the minimum of Al content in particular, extreme reduction invites the increase in manufacturing cost. Therefore, the desirable lower limit of the Al content is 0.0005% or more, and the more desirable lower limit is 0.001% or more.

(O:0.02%以下)
O(酸素)は、不純物として合金中に含まれ、過剰に含有すると熱間加工性が低下するとともに、靭性および延性の劣化を招く。このため、O(酸素)含有量は0.02%以下とすることがよい。O(酸素)含有量の上限は、望ましくは0.018%以下、さらに望ましくは0.015%以下である。なお、O含有量について特に下限を設ける必要はないが、極端な低減は製造コストの上昇を招く。そのため、O(酸素)含有量の望ましい下限は0.0005%以上、さらに望ましい下限は0.0008%以上である。
(O: 0.02% or less)
O (oxygen) is contained as an impurity in the alloy, and when it is contained excessively, hot workability is lowered, and toughness and ductility are deteriorated. For this reason, the O (oxygen) content is preferably 0.02% or less. The upper limit of the O (oxygen) content is desirably 0.018% or less, and more desirably 0.015% or less. In addition, although it is not necessary to set a minimum in particular about O content, an extreme reduction causes the raise of manufacturing cost. Therefore, the desirable lower limit of the O (oxygen) content is 0.0005% or more, and the more desirable lower limit is 0.0008% or more.

以上、母材の主要元素について説明したが、母材には、さらに、必要に応じて、Ti:0.01%〜0.5%、Co:0.01%〜2%、Cu:0.01%〜4%、Mo:0.01%〜4%、Ca:0.0005%〜0.02%、Mg:0.0005%〜0.02%を含んでいてもよい。   The main elements of the base material have been described above. However, the base material may further include Ti: 0.01% to 0.5%, Co: 0.01% to 2%, Cu: 0.0. It may contain 01% to 4%, Mo: 0.01% to 4%, Ca: 0.0005% to 0.02%, Mg: 0.0005% to 0.02%.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to these Examples. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood.

表1に示す化学組成(残部はFeおよび不純物である)を有する材料を実験室溶解して鋳込んだインゴットから、熱間鍛造、熱間圧延、冷間圧延、熱処理および機械加工により、板厚12mm、幅50mm、長さ120mmの板材(板材(1))を作製した。板材(1)は溶接用母材とした。
さらに、表2に示す化学組成を有する材料を実験室溶解して鋳込んだインゴットから、熱間鍛造、熱間圧延、熱処理および機械加工により、板厚4mm、幅200mm、長さ500mmの板材(板材(2))を作製した。板材(2)から、機械加工により、2mm角、500mm長さのカットフィラーを作製した。
From an ingot in which a material having the chemical composition shown in Table 1 (the balance is Fe and impurities) was melted and cast in a laboratory, the thickness was obtained by hot forging, hot rolling, cold rolling, heat treatment and machining. A plate material (plate material (1)) of 12 mm, a width of 50 mm, and a length of 120 mm was produced. The plate material (1) was a welding base material.
Further, from an ingot in which a material having a chemical composition shown in Table 2 was melted and cast in a laboratory, a plate material (thickness 4 mm, width 200 mm, length 500 mm) was obtained by hot forging, hot rolling, heat treatment and machining. A plate material (2)) was produced. A cut filler of 2 mm square and 500 mm length was produced from the plate material (2) by machining.

[シャルピー衝撃試験]
上記の板材(1)の長手方向に、角度30°、ルート面(ルートフェイス)1mmのV開先を加工した後、市販の鋼板(JIS G 3160(2008)に規定のSM400B、厚さ25mm、幅150mm、長さ200mm)上に、被覆アーク溶接棒(JIS Z3224(1999)に規定の「DNiCrFe−3」)を用いて、四周を拘束溶接した。
その後、作製したカットフィラーを用いて、シールドガスをArとした手動ティグ溶接により開先内に積層溶接を行って溶接継手を作製した。なお、溶接に際しては、入熱を9kJ/cm〜15kJ/cmとした。
得られた溶接継手の溶接金属から切粉を採取し、化学分析を行った。表3にその結果を示す。
[Charpy impact test]
In the longitudinal direction of the plate material (1), after processing a V groove having an angle of 30 ° and a root surface (route face) of 1 mm, a commercially available steel plate (JIS G 3160 (2008) specified in SM400B, thickness 25 mm, Four rounds were restrained and welded using a coated arc welding rod (“DNiCrFe-3” defined in JIS Z3224 (1999)) on a width of 150 mm and a length of 200 mm.
Then, using the produced cut filler, lamination welding was performed in the groove by manual TIG welding in which the shielding gas was Ar, and a welded joint was produced. In the welding, the heat input was set to 9 kJ / cm to 15 kJ / cm.
Chips were collected from the weld metal of the obtained welded joint and subjected to chemical analysis. Table 3 shows the results.

さらに、残った溶接継手から長手方向に50mm長さに切断し、700℃で300時間の時効熱処理を行った。その後、溶接金属にノッチを加工した2mmVノッチ フルサイズシャルピー衝撃試験片を3本採取し、20℃で衝撃試験を実施した。
そして、3本の試験片の吸収エネルギーの個値がすべて27J以上のものを「合格」、3本のうち1本でも吸収エネルギーが27J未満であったものを「不合格」とした。
Further, the remaining welded joint was cut to a length of 50 mm in the longitudinal direction and subjected to aging heat treatment at 700 ° C. for 300 hours. Thereafter, three 2 mm V-notch full-size Charpy impact test pieces obtained by processing a notch in the weld metal were collected and subjected to an impact test at 20 ° C.
Then, all the individual values of the absorbed energy of the three test pieces were 27 J or more were “passed”, and even one of the three samples was determined to be “failed” if the absorbed energy was less than 27 J.

[クリープ破断試験]
上記のシャルピー衝撃試験の結果が「合格」であった溶接継手については、残りの溶接したままの溶接継手から、溶接金属を平行部中央とした丸棒クリープ破断試験片を採取した。そして、700℃、177MPaの条件でクリープ破断試験を行い、その破断時間が母材の目標破断時間のおよそ80%である500時間を超えるものを「合格」とし、500時間以下であるものを「不合格」とした。
表4に、上記各試験の結果を併せて示す。
[Creep rupture test]
As for the welded joint in which the result of the Charpy impact test was “accepted”, a round bar creep rupture test piece with the weld metal at the center of the parallel part was collected from the remaining welded joint. Then, a creep rupture test is performed under the conditions of 700 ° C. and 177 MPa, and when the rupture time exceeds about 500 hours, which is approximately 80% of the target rupture time of the base material, the “pass” is obtained, and for those that are 500 hours or less. “Fail”.
Table 4 also shows the results of the above tests.

表4から、化学組成が本発明で規定する範囲にある符号A1〜A3、及びB1〜B3の溶接金属を有する溶接継手は、高温での時効熱処理後も必要な靭性を有し、かつクリープ破断時間が母材の目標破断時間の80%以上を満足することが明らかである。
これに対して、符号A4、A6、B4およびB6の溶接金属を有する溶接継手では、溶接金属の[%S]+0.5×{[%Sn]+[%Pb]+[%Zn]}が0.0030%を超えたため、時効熱処理後の溶接金属の靭性が必要な性能を満足しなかった。また、符号A5およびB5の溶接金属を有する溶接継手では、溶接金属のNb含有量が、本発明の範囲の上限である0.4%を超えたため、時効熱処理後の溶接金属の靭性が不芳であった。
このように、本発明の要件を満足する溶接金属は、時効熱処理後の靭性に優れるとともに、溶接構造物として必要なクリープ強度をも満足しているため、高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼の性能を十分活用し得ることが分かる。
From Table 4, the welded joints having the weld metals of reference signs A1 to A3 and B1 to B3 whose chemical compositions are in the range defined by the present invention have the required toughness even after aging heat treatment at high temperature, and creep rupture It is clear that the time satisfies 80% or more of the target fracture time of the base material.
On the other hand, in the welded joint having the weld metals of the symbols A4, A6, B4 and B6, [% S] + 0.5 × {[% Sn] + [% Pb] + [% Zn]} of the weld metal is Since it exceeded 0.0030%, the toughness of the weld metal after the aging heat treatment did not satisfy the required performance. Further, in the welded joint having the weld metals of reference signs A5 and B5, the Nb content of the weld metal exceeded 0.4%, which is the upper limit of the range of the present invention, so the toughness of the weld metal after aging heat treatment was poor. Met.
Thus, the weld metal that satisfies the requirements of the present invention is excellent in toughness after aging heat treatment and also satisfies the creep strength necessary as a welded structure. It can be seen that the performance can be fully utilized.

本発明を活用すれば、高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼を溶接構造物として使用する際に、その性能を十分活用し得る、靭性の低下を抑制するとともに、クリープ強度に優れるオーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびそれを有する溶接継手を提供できる。そのため、本発明の溶接金属とそれを有する溶接継手は、高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼を、発電用ボイラ等、高温で使用される機器に適用される溶接構造物を構成する溶接金属とそれを有する溶接継手として有用である。   By utilizing the present invention, when using a high nitrogen high nickel content austenitic heat resistant steel as a welded structure, the austenitic heat resistant steel that can sufficiently utilize its performance, suppresses a decrease in toughness, and is excellent in creep strength. A weld metal and a weld joint having the weld metal can be provided. Therefore, the weld metal of the present invention and the weld joint having the weld metal and the weld metal constituting the weld structure applied to equipment used at a high temperature such as a power generation boiler, a high-nitrogen high-nickel-containing austenitic heat-resistant steel, It is useful as a welded joint having it.

Claims (4)

質量%で、
C:0.06%〜0.14%、
Si:0.1%〜0.8%、
Mn:0.1%〜1.8%、
P:0.025%以下、
Ni:25%〜35%、
Cr:20%〜24%、
W:2%〜4.5%、
Nb:0.05%〜0.4%、
V:0.05%〜0.4%、
N:0.1%〜0.35%、
Al:0.08%以下、
O:0.08%以下
を含み、残部がFeおよび不純物からなり、
かつ、不純物としてのS、Sn、PbおよびZnが下記式(1)を満足するオーステナイト系耐熱鋼溶接金属。
式(1) [%S]+0.5×{[%Sn]+[%Pb]+[%Zn]}≦0.0030%
(式(1)中、[%S]、[%Sn]、[%Pb]、及び[%Zn]は、不純物としてのS、Sn、Pb、及びZnの含有量(質量%)を表す。)
% By mass
C: 0.06% to 0.14%,
Si: 0.1% to 0.8%,
Mn: 0.1% to 1.8%
P: 0.025% or less,
Ni: 25% to 35%,
Cr: 20% to 24%,
W: 2% to 4.5%,
Nb: 0.05% to 0.4%
V: 0.05% to 0.4%
N: 0.1% to 0.35%
Al: 0.08% or less,
O: 0.08% or less is included, the balance consists of Fe and impurities,
An austenitic heat-resistant steel weld metal in which S, Sn, Pb and Zn as impurities satisfy the following formula (1).
Formula (1) [% S] + 0.5 × {[% Sn] + [% Pb] + [% Zn]} ≦ 0.0030%
(In formula (1), [% S], [% Sn], [% Pb], and [% Zn] represent the contents (mass%) of S, Sn, Pb, and Zn as impurities. )
合金成分としてのFeに代えて、質量%で、下記の1種または2種以上の元素を含有する請求項1に記載のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属。
Ti:0%〜0.25%、
Cu:0%〜4%、
Co:0%〜2%、
Mo:0%〜2%、
B:0%〜0.005%、
Ca:0%〜0.02%、
Mg:0%〜0.02%、
REM:0%〜0.06%
The austenitic heat-resistant steel weld metal according to claim 1, which contains one or more of the following elements in mass% instead of Fe as an alloy component.
Ti: 0% to 0.25%,
Cu: 0% to 4%,
Co: 0% to 2%
Mo: 0% to 2%,
B: 0% to 0.005%
Ca: 0% to 0.02%,
Mg: 0% to 0.02%,
REM: 0% to 0.06%
請求項1または2に記載のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属とオーステナイト系耐熱鋼の母材とからなる溶接継手。   A welded joint comprising the austenitic heat resistant steel weld metal according to claim 1 and a base material of the austenitic heat resistant steel. 前記母材が、質量%で、
C:0.04%〜0.14%、
Si:0.05%〜1%、
Mn:0.5%〜2.5%、
P:0.03%以下、
S:0.002%以下、
Ni:23%〜32%、
Cr:20%〜25%、
W:1%〜5%、
Nb:0.1%〜0.6%、
V:0.1%〜0.6%、
N:0.1%〜0.3%、
B:0%〜0.01%、
REM:0%〜0.06%
Al:0.03%以下、
O:0.02%以下、
を含み、残部がFeおよび不純物からなる請求項3に記載の溶接継手。
The base material is mass%,
C: 0.04% to 0.14%,
Si: 0.05% to 1%
Mn: 0.5% to 2.5%
P: 0.03% or less,
S: 0.002% or less,
Ni: 23% to 32%,
Cr: 20% to 25%,
W: 1% to 5%
Nb: 0.1% to 0.6%,
V: 0.1% to 0.6%,
N: 0.1% to 0.3%
B: 0% to 0.01%
REM: 0% to 0.06%
Al: 0.03% or less,
O: 0.02% or less,
The weld joint according to claim 3, wherein the balance is made of Fe and impurities.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017202492A (en) * 2016-05-09 2017-11-16 新日鐵住金株式会社 Austenitic heat-resistant steel weld metal and weld joint having the same
CN109894772A (en) * 2019-04-29 2019-06-18 重庆大学 A kind of flux-cored wire and preparation method thereof for fist formula biomimetic features heavy-duty forging die tool skin layer
CN111926266A (en) * 2020-08-14 2020-11-13 苏州利昇达电子科技有限公司 Alloy resistor with strong anti-interference performance and manufacturing method thereof
CN111961984A (en) * 2019-05-20 2020-11-20 海安县鹰球粉末冶金有限公司 Powder metallurgy oil-retaining bearing formula
JPWO2021039266A1 (en) * 2019-08-29 2021-03-04
JP2021098199A (en) * 2019-12-19 2021-07-01 日本製鉄株式会社 Austenitic heat-resistant steel weld metal, weld joint, and weld material for austenitic heat-resistant steel
JP7360032B2 (en) 2019-11-15 2023-10-12 日本製鉄株式会社 Austenitic heat resistant steel welded joints

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59222561A (en) * 1983-06-02 1984-12-14 Nippon Steel Corp Heat resistant austenitic alloy containing v and n
JPS63309392A (en) * 1987-06-11 1988-12-16 Nippon Steel Corp Filler material for tig welding for austenitic heat resistant alloy
JP2001107196A (en) * 1999-10-07 2001-04-17 Sumitomo Metal Ind Ltd Austenitic steel welded joint excellent in weld cracking resistance and sulfuric acid corrosion resistance and the welding material
JP2010150593A (en) * 2008-12-25 2010-07-08 Sumitomo Metal Ind Ltd Austenitic heat-resistant alloy
JP2015137419A (en) * 2014-01-24 2015-07-30 新日鐵住金株式会社 Austenite stainless steel weld joint
US20150259763A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-17 Hyundai Motor Company Austenitic heat-resistant alloy and method of manufacturing heat-resistant bolt using the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59222561A (en) * 1983-06-02 1984-12-14 Nippon Steel Corp Heat resistant austenitic alloy containing v and n
JPS63309392A (en) * 1987-06-11 1988-12-16 Nippon Steel Corp Filler material for tig welding for austenitic heat resistant alloy
JP2001107196A (en) * 1999-10-07 2001-04-17 Sumitomo Metal Ind Ltd Austenitic steel welded joint excellent in weld cracking resistance and sulfuric acid corrosion resistance and the welding material
JP2010150593A (en) * 2008-12-25 2010-07-08 Sumitomo Metal Ind Ltd Austenitic heat-resistant alloy
JP2015137419A (en) * 2014-01-24 2015-07-30 新日鐵住金株式会社 Austenite stainless steel weld joint
US20150259763A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-17 Hyundai Motor Company Austenitic heat-resistant alloy and method of manufacturing heat-resistant bolt using the same

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017202492A (en) * 2016-05-09 2017-11-16 新日鐵住金株式会社 Austenitic heat-resistant steel weld metal and weld joint having the same
CN109894772A (en) * 2019-04-29 2019-06-18 重庆大学 A kind of flux-cored wire and preparation method thereof for fist formula biomimetic features heavy-duty forging die tool skin layer
CN109894772B (en) * 2019-04-29 2021-03-19 重庆大学 Flux-cored wire for skin layer of large-scale hot-forging die with fist-shaped bionic structure and preparation method of flux-cored wire
CN111961984A (en) * 2019-05-20 2020-11-20 海安县鹰球粉末冶金有限公司 Powder metallurgy oil-retaining bearing formula
JPWO2021039266A1 (en) * 2019-08-29 2021-03-04
JP7265203B2 (en) 2019-08-29 2023-04-26 日本製鉄株式会社 Austenitic heat resistant steel
JP7360032B2 (en) 2019-11-15 2023-10-12 日本製鉄株式会社 Austenitic heat resistant steel welded joints
JP2021098199A (en) * 2019-12-19 2021-07-01 日本製鉄株式会社 Austenitic heat-resistant steel weld metal, weld joint, and weld material for austenitic heat-resistant steel
JP7368722B2 (en) 2019-12-19 2023-10-25 日本製鉄株式会社 Austenitic heat-resistant steel weld metal, welded joints, and welding materials for austenitic heat-resistant steel
CN111926266A (en) * 2020-08-14 2020-11-13 苏州利昇达电子科技有限公司 Alloy resistor with strong anti-interference performance and manufacturing method thereof

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