JP5857894B2

JP5857894B2 - Austenitic heat-resistant alloy

Info

Publication number: JP5857894B2
Application number: JP2012151339A
Authority: JP
Inventors: 仙波　潤之; 潤之仙波; 岡田　浩一; 浩一岡田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2032-07-05
Also published as: JP2014012877A

Description

本発明は、オーステナイト系耐熱合金に関する。詳しくは、本発明は、高温強度と耐食性とが求められる発電用ボイラ、化学工業用プラント等において管材、耐熱耐圧部材の板材、棒材、バルブ等として用いられる、鋳造ままでも高温強度に優れたオーステナイト系耐熱合金に関する。 The present invention relates to an austenitic heat-resistant alloy. Specifically, the present invention is used as a tube material, a plate material of a heat-resistant pressure-resistant member, a bar material, a valve, etc. in a power generation boiler, a chemical industry plant, etc. that require high-temperature strength and corrosion resistance. It relates to an austenitic heat-resistant alloy.

従来、高温環境下で使用されるボイラ、化学プラント等においては、装置用材料としてＳＵＳ３０４Ｈ、ＳＵＳ３１６Ｈ、ＳＵＳ３２１Ｈ、ＳＵＳ３４７Ｈ等のいわゆる「１８−８系オーステナイトステンレス鋼」が使用されてきた。 Conventionally, so-called “18-8 austenitic stainless steels” such as SUS304H, SUS316H, SUS321H, and SUS347H have been used as equipment materials in boilers, chemical plants, and the like used in high-temperature environments.

しかしながら、近年、このような高温環境下における装置の使用条件が著しく過酷化し、それに伴って使用材料に対する要求性能が厳しくなり、従来用いられてきた上述の１８−８系オーステナイトステンレス鋼では高温強度、特に、クリープ破断強度が著しく不足する状況となっている。そこで、適正量の各種元素を含有させることよって、クリープ破断強度を改善したオーステナイト系ステンレス鋼が開発されてきた。 However, in recent years, the use conditions of the apparatus in such a high temperature environment have become extremely severe, and accordingly, the required performance for the materials used has become severe, and the above-mentioned 18-8 austenitic stainless steel that has been used conventionally has high temperature strength, In particular, the creep rupture strength is extremely insufficient. Accordingly, austenitic stainless steels having improved creep rupture strength have been developed by containing appropriate amounts of various elements.

一方、最近では、例えば火力発電用ボイラの分野で、従来は高々６００℃程度であった蒸気温度を７００℃以上に高める計画が推進されている。そして、この場合には、使用される部材の温度は７００℃を遙かに超えてしまうため、上記の新たに開発されたオーステナイト系ステンレス鋼を用いても、クリープ破断強度と耐食性が不十分である。 On the other hand, recently, in the field of thermal power generation boilers, for example, a plan to increase the steam temperature, which has been about 600 ° C. at the most, to 700 ° C. or more, has been promoted. In this case, since the temperature of the member to be used exceeds 700 ° C., even if the newly developed austenitic stainless steel is used, the creep rupture strength and the corrosion resistance are insufficient. is there.

一般に、耐食性を改善するためには、鋼中のＣｒ含有量を高めることが有効である。しかしながら、Ｃｒ含有量を高めた場合には、例えば、２５質量％程度のＣｒを含有するＳＵＳ３１０Ｓにみられるように、６００〜８００℃のクリープ破断強度は、１８−８系ステンレス鋼よりもむしろ低くなってしまうし、σ相析出による靱性劣化も生じる。 Generally, to improve the corrosion resistance, it is effective to increase the Cr content in steel. However, when the Cr content is increased, the creep rupture strength at 600 to 800 ° C. is lower than that of 18-8 stainless steel, as seen in, for example, SUS310S containing about 25% by mass of Cr. And toughness deterioration due to σ phase precipitation also occurs.

そこで、特許文献１〜５に、ＣｒおよびＮｉの含有量を高めるとともに、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ等を含有させて、高温強度（クリープ破断強度）の向上を図った耐熱合金が開示されている。 Thus, Patent Documents 1 to 5 disclose heat-resistant alloys that increase the Cr and Ni contents and improve the high temperature strength (creep rupture strength) by including Mo, W, Ti, and the like.

また、特許文献６に、Ｃ：０．０５〜０．３０％、Ｃｒ：１５〜３５％、Ｎｉ：１５〜５０％、Ｍｇ：０．００１〜０．０２％等を含有し、オーステナイト結晶粒度番号が４以下である耐熱合金が開示されている Patent Document 6 contains C: 0.05 to 0.30%, Cr: 15 to 35%, Ni: 15 to 50%, Mg: 0.001 to 0.02%, and the like. A heat-resistant alloy having a number of 4 or less is disclosed

特開昭６１−１７９８３３号公報JP-A 61-179833 特開昭６１−１７９８３４号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-179834 特開昭６１−１７９８３５号公報JP-A 61-179835 特開昭６１−１７９８３６号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-179836 特開２００４−３０００号公報JP 2004-3000 A 特開平２−２００７５６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-200756

前述の特許文献１〜５で開示された耐熱合金はいずれも、鋳塊を鍛造等で熱間加工してから、または必要に応じてその後さらに冷間加工してから、熱処理を施して使用することを前提としたものである。このため、これらの耐熱合金を、形状、寸法、経済性の観点から鋳造材が求められる耐圧部材であるバルブ等に用いると、十分な高温強度が確保できないことがある。 All of the heat-resistant alloys disclosed in Patent Documents 1 to 5 described above are used after the ingot is hot-worked by forging or the like, or after further cold-working if necessary, and then subjected to heat treatment. It is assumed that. For this reason, when these heat-resistant alloys are used for a valve or the like which is a pressure-resistant member for which a cast material is required from the viewpoint of shape, size, and economy, sufficient high-temperature strength may not be ensured.

特許文献６で開示された耐熱合金も、同様に鋳造ままで使用すれば、高温強度は全く不十分である。 If the heat-resistant alloy disclosed in Patent Document 6 is also used as cast, the high-temperature strength is quite insufficient.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、２０％以上２８％未満のＣｒを含有し、鋳造ままで十分な高温強度、特にクリープ破断強度を発現することができる高Ｃｒオーステナイト系耐熱合金を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned present situation, and contains 20% or more and less than 28% Cr, and is a high Cr austenitic heat-resistant alloy that can exhibit sufficient high-temperature strength as cast, particularly creep rupture strength. The purpose is to provide.

本発明者らは、耐食性確保のために、ベース成分として、質量％で、Ｃｒを２０％以上２８％未満、Ｎｉを４０％を超えて６０％以下で含有する種々の耐熱合金を用いて、鋳造ままで十分な高温強度、特にクリープ破断強度を発現することが可能な条件を調査した。その結果、下記（ａ）〜（ｆ）の重要な知見を得た。 In order to ensure corrosion resistance, the present inventors use various heat-resistant alloys containing, as a base component, mass%, Cr 20% or more and less than 28%, Ni more than 40% and 60% or less, The conditions under which sufficient high-temperature strength, especially creep rupture strength, can be developed as cast were investigated. As a result, the following important findings (a) to (f) were obtained.

（ａ）Ｃを０．１５％を超えて０．３０％未満含有させることにより共晶炭化物が晶出し、クリープ破断強度が大幅に向上する。 (A) By containing C more than 0.15% and less than 0.30%, eutectic carbides are crystallized and the creep rupture strength is greatly improved.

（ｂ）Ｂは、共晶炭化物中および母相中に存在して、共晶炭化物を安定化するとともに６００〜８００℃程度と想定される高温での使用中に母相中に二次析出する炭化物（Ｍ₂₃Ｃ₆）を微細分散化させて、クリープ破断強度を向上させる。ただし、Ｃの含有量に応じて適正量のＢを含有させる、具体的には、Ｂ含有量が、
０．０１１×Ｃ≦Ｂ
を満たす必要がある。上記の条件を満たすことで、共晶炭化物が安定化し、さらに高温使用中に二次析出する炭化物が微細化して、クリープ破断強度が向上する。なお、上記の式中の元素記号はその元素の含有量（質量％）を表す。 (B) B exists in the eutectic carbide and in the matrix, stabilizes the eutectic carbide, and secondary precipitates in the matrix during use at a high temperature assumed to be about 600 to 800 ° C. Carbide (M ₂₃ C ₆ ) is finely dispersed to improve the creep rupture strength. However, an appropriate amount of B is contained according to the content of C, specifically, the B content is
0.011 × C ≦ B
It is necessary to satisfy. By satisfying the above conditions, the eutectic carbide is stabilized, and the carbide that is secondarily precipitated during high temperature use is refined, and the creep rupture strength is improved. In addition, the element symbol in said formula represents content (mass%) of the element.

（ｃ）Ｗを４〜１０％含有させることでＦｅ₂Ｗ型のＬａｖｅｓ相やＦｅ₇Ｗ₆型のμ相が析出し、クリープ破断強度が大幅に向上する
（ｄ）従来、一般的には、ＭｏとＷは同等の作用をすると考えられてきた。しかしながら、４〜１０％のＷ、２０％以上２８％未満のＣｒ、４０％を超えて６０％以下のＮｉを含む合金において、Ｍｏが複合して含まれていると、長時間側でσ相が析出し、クリープ破断強度や延性、靱性が低下することがある。このため、上記の合金においては、Ｍｏの含有量を極力低くすることが望ましい。 (C) By containing 4 to 10% of W, Fe ₂ W type Laves phase and Fe ₇ W ₆ type μ phase are precipitated, and the creep rupture strength is greatly improved. (D) Conventionally, Mo and W have been considered to have the same effect. However, in an alloy containing 4 to 10% W, 20% or more and less than 28% Cr, and more than 40% and 60% or less Ni, if Mo is compounded, the σ phase is increased on the long time side. May precipitate and the creep rupture strength, ductility, and toughness may decrease. For this reason, in said alloy, it is desirable to make Mo content as low as possible.

（ｅ）ＴｉとＮｂを複合して含むことで高温使用中に二次析出する炭窒化物が微細化し、クリープ破断強度が一層向上する。 (E) By containing Ti and Nb in combination, the carbonitride which is secondarily precipitated during high temperature use is refined, and the creep rupture strength is further improved.

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記に示すオーステナイト系耐熱合金にある。 The present invention has been completed based on the above findings, and the gist thereof is the austenitic heat-resistant alloy shown below.

（１）質量％で、Ｃ：０．１５％を超えて０．３０％未満、Ｓｉ：２％以下、Ｍｎ：３％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：２０％以上２８％未満、Ｎｉ：４０％を超えて６０％以下、Ｗ：４〜１０％、Ｔｉ：０．０１〜１％、Ｎｂ：０．０１〜２％で、かつＴｉ＋Ｎｂ：０．２〜２．５％、Ｂ：（０．０１１×Ｃ）％以上で０．０１％以下、Ｍｏ：０．５％未満、Ａｌ：０．５％以下、Ｎ：０．１％未満およびＦｅ：１０．０％以上を含有し、残部が不純物からなることを特徴とするオーステナイト系耐熱合金。 (1) By mass%, C: more than 0.15% and less than 0.30%, Si: 2% or less, Mn: 3% or less, P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, Cr: 20% or more and less than 28%, Ni: more than 40% and 60% or less, W: 4-10%, Ti: 0.01-1%, Nb: 0.01-2%, and Ti + Nb: 0 2 to 2.5%, B: (0.011 × C)% or more and 0.01% or less, Mo: less than 0.5%, Al: 0.5% or less , N: less than 0.1% and Fe: containing 10.0% or more, austenitic heat resistant alloy, characterized in that the balance of non-pure product.

（２）Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃｏ：２０％以下を含有することを特徴とする上記（１）に記載のオーステナイト系耐熱合金。 (2) The austenitic heat-resistant alloy as described in (1) above, which contains 20% or less of Co by mass% instead of part of Fe.

（３）Ｆｅの一部に代えて、質量％で、下記の第１グループから第３グループまでに示される元素から選択される１種以上を含有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載のオーステナイト系耐熱合金。
第１グループ：Ｖ：１．５％以下、Ｚｒ：０．１％以下およびＨｆ：１％以下
第２グループ：Ｍｇ：０．０５％以下、Ｃａ：０．０５％以下、Ｙ：０．５％以下、Ｌａ：０．５％以下、Ｃｅ：０．５％以下、Ｎｄ：０．５％以下およびＳｃ：０．５％以下
第３グループ：Ｔａ：８％以下およびＲｅ：８％以下。 (3) The above (1) or (1) characterized by containing one or more elements selected from elements shown in the following first group to third group in mass% instead of a part of Fe Austenitic heat-resistant alloy as described in 2).
First group: V: 1.5% or less, Zr: 0.1% or less and Hf: 1% or less Second group: Mg: 0.05% or less, Ca: 0.05% or less, Y: 0.5 %: La: 0.5% or less, Ce: 0.5% or less, Nd: 0.5% or less, and Sc: 0.5% or less Third group: Ta: 8% or less and Re: 8% or less.

本発明のオーステナイト系耐熱合金は、鋳造ままでも十分な高温強度、特にクリープ破断強度を発現することができる合金である。このため、高温強度と耐食性とが求められる発電用ボイラ、化学工業用プラント等において管材、耐熱耐圧部材の板材、棒材、バルブ等として、なかでも、鋳造材が求められる耐圧部材であるバルブ等として好適に用いることができる。 The austenitic heat-resistant alloy of the present invention is an alloy that can exhibit sufficient high-temperature strength, particularly creep rupture strength, even as cast. For this reason, in power generation boilers, chemical industrial plants and the like where high temperature strength and corrosion resistance are required, as pipe materials, plates of heat and pressure resistant members, rods, valves, etc., among others, valves that are pressure resistant members that require cast materials, etc. Can be suitably used.

本発明において、オーステナイト系耐熱合金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 alloy is as follows. In the following description, “%” display of the content of each element means “mass%”.

Ｃ：０．１５％を超えて０．３０％未満
Ｃは、共晶炭化物を形成して高温環境下で使用される際に必要となる引張強さおよびクリープ破断強度を向上させる、本発明において最も重要な元素である。共晶炭化物を晶出させて上記の効果を得るためには、０．１５％を超える量のＣを含有させる必要がある。しかし、Ｃを０．３０％以上含有させると、共晶炭化物が過剰となり、延性、靱性などの機械的性質や溶接性を劣化させる。したがって、Ｃの含有量は０．１５％超を超えて０．３０％未満とした。Ｃの含有量は０．１７％以上とすることが好ましく、０．２０％を超えるようにすればさらに好ましい。また、Ｃの含有量は０．２８％以下とすることが好ましい。 C: more than 0.15% and less than 0.30% C improves the tensile strength and creep rupture strength required when forming eutectic carbide and used in a high temperature environment. It is the most important element. In order to crystallize the eutectic carbide and obtain the above effect, it is necessary to contain C in an amount exceeding 0.15%. However, when C is contained in an amount of 0.30% or more, the eutectic carbide becomes excessive, and mechanical properties such as ductility and toughness and weldability are deteriorated. Therefore, the C content is more than 0.15% and less than 0.30%. The C content is preferably 0.17% or more, more preferably 0.20%. The C content is preferably 0.28% or less.

Ｓｉ：２％以下
Ｓｉは、脱酸元素として添加され、また、耐酸化性、耐水蒸気酸化性等を高めるのに有効な元素である。さらに、Ｓｉは、鋳造材で湯流れを良好にする元素でもある。しかし、２％を超えてＳｉを含有させると、σ相等の金属間化合物相の生成を促進して、高温における組織安定性劣化に起因した靱性や延性の低下を生ずる。また、溶接性も低下する。よって、Ｓｉの含有量は２％以下とした。組織安定性を重視する場合のＳｉの含有量は１％以下にするのがよい。 Si: 2% or less Si is an element that is added as a deoxidizing element and is effective in enhancing oxidation resistance, steam oxidation resistance, and the like. Further, Si is an element that improves the hot water flow in the cast material. However, when Si is contained in excess of 2%, the formation of intermetallic compound phases such as σ phase is promoted, and the toughness and ductility are reduced due to the deterioration of the structural stability at high temperatures. Also, the weldability is reduced. Therefore, the Si content is set to 2% or less. When importance is attached to the structure stability, the Si content is preferably 1% or less.

なお、他の元素で十分脱酸作用が確保されている場合は、Ｓｉの含有量に特に下限を設ける必要はない。しかし、脱酸作用や耐酸化性、耐水蒸気酸化性等を重視する場合は、Ｓｉの含有量は０．０５％以上とすることが好ましく、０．１％以上とすればより好ましい。 In addition, when sufficient deoxidation action is ensured with other elements, it is not necessary to set a lower limit in particular for the Si content. However, when importance is attached to deoxidation, oxidation resistance, steam oxidation resistance, etc., the Si content is preferably 0.05% or more, more preferably 0.1% or more.

Ｍｎ：３％以下
Ｍｎは、Ｓｉと同様に脱酸作用を有するとともに、合金中に不純物として含有されるＳを硫化物として固着して高温での延性を改善する。しかし、その含有量が３％を超えると、σ相等の金属間化合物相の析出を助長するので、組織安定性および高温強度などの機械的性質が劣化する。したがって、Ｍｎの含有量は３％以下とした。Ｍｎの含有量は２％以下とすることが好ましく、１．５％以下とすれば一層好ましい。 Mn: 3% or less Mn has a deoxidizing action like Si, and fixes S contained as an impurity in the alloy as a sulfide to improve ductility at high temperature. However, if the content exceeds 3%, precipitation of intermetallic compound phases such as σ phase is promoted, so that mechanical properties such as structure stability and high-temperature strength are deteriorated. Therefore, the Mn content is 3% or less. The Mn content is preferably 2% or less, and more preferably 1.5% or less.

なお、Ｍｎの含有量について特に下限を設ける必要はないが、高温での延性改善作用を重視する場合は、Ｍｎの含有量は０．１％以上とすることが好ましく、０．２％以上とすればより好ましい。 In addition, although it is not necessary to provide a lower limit in particular for the content of Mn, when importance is placed on ductility improving action at high temperatures, the content of Mn is preferably 0.1% or more, and is 0.2% or more. It is more preferable.

Ｐ：０．０３％以下
Ｐは、不純物として合金中に含まれ、溶接性や高温での延性を著しく低下させる。このため、Ｐの含有量を０．０３％以下とした。Ｐの含有量は、極力低くすることがよく、好ましくは０．０２％以下、さらに好ましくは０．０１５％以下である。 P: 0.03% or less P is contained in the alloy as an impurity, and significantly reduces weldability and ductility at high temperatures. For this reason, the content of P is set to 0.03% or less. The P content is preferably as low as possible, preferably 0.02% or less, and more preferably 0.015% or less.

Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、Ｐと同様に合金中に不純物として含有され、溶接性や高温での延性を著しく低下させる。このため、Ｓの含有量を０．０１％以下とした。高温での延性低下を抑止し、できるだけ良好な熱間加工性を確保したい場合は、Ｓの含有量は０．００５％以下とすることが好ましく、０．００３％以下とすればさらに好ましい。 S: 0.01% or less S, like P, is contained as an impurity in the alloy, and significantly reduces weldability and ductility at high temperatures. Therefore, the S content is set to 0.01% or less. When desiring to reduce ductility at high temperatures and ensuring as good hot workability as possible, the S content is preferably 0.005% or less, and more preferably 0.003% or less.

Ｃｒ：２０％以上２８％未満
Ｃｒは、耐酸化性、耐水蒸気酸化性、耐高温腐食性などの耐食性改善に優れた作用を発揮し、さらに本発明においては高温強度を担う共晶炭化物を形成する重要な元素である。しかし、その含有量が２０％未満ではこれら所望の効果が得られない。一方、Ｃｒの含有量が２８％以上になると、σ相の析出などによる組織の不安定化を招き、溶接性も劣化する。よって、Ｃｒの含有量は２０％以上２８％未満とした。Ｃｒの含有量は２１％以上とすることが望ましく、２２％以上とすればさらに望ましい。また、Ｃｒの含有量は２６％以下とすることが望ましく、２５％以下とすればさらに望ましい。 Cr: 20% or more and less than 28% Cr exhibits an excellent action for improving corrosion resistance such as oxidation resistance, steam oxidation resistance, and high temperature corrosion resistance, and further, in the present invention, forms a eutectic carbide that bears high temperature strength. It is an important element. However, if the content is less than 20%, these desired effects cannot be obtained. On the other hand, when the Cr content is 28% or more, the structure becomes unstable due to precipitation of the σ phase and the weldability is also deteriorated. Therefore, the Cr content is set to 20% or more and less than 28%. The Cr content is desirably 21% or more, and more desirably 22% or more. The Cr content is preferably 26% or less, and more preferably 25% or less.

Ｎｉ：４０％を超えて６０％以下
Ｎｉは、オーステナイト組織を安定にする元素であり、耐食性の確保にも重要な元素である。２０％以上２８％未満というＣｒを含む本発明のオーステナイト系耐熱合金において、上記の効果を得るには、４０％を超えるＮｉ含有量が必要である。一方、過剰なＮｉの含有は、コスト上昇を招き、かつクリープ破断強度の向上に寄与するＬａｖｅｓ相の析出量も減少する。このため、上限を設けてＮｉの含有量を４０％を超えて６０％以下とした。Ｎｉの含有量は４１％以上とすることが望ましく、４２％以上とすればさらに望ましい。また、Ｎｉの含有量は５８％以下とすることが望ましく、５５％以下とすればさらに望ましい。 Ni: more than 40% and not more than 60% Ni is an element that stabilizes the austenite structure, and is also an important element for ensuring corrosion resistance. In the austenitic heat-resistant alloy of the present invention containing Cr of 20% or more and less than 28%, Ni content exceeding 40% is required to obtain the above effect. On the other hand, the excessive Ni content causes an increase in cost and also reduces the amount of precipitation of the Laves phase that contributes to the improvement of creep rupture strength. For this reason, an upper limit is provided and the Ni content is set to more than 40% and 60% or less. The Ni content is preferably 41% or more, and more preferably 42% or more. Further, the Ni content is desirably 58% or less, and more desirably 55% or less.

Ｗ：４〜１０％
Ｗは、母相に固溶し固溶強化元素としてクリープ破断強度向上に寄与するとともに本発明では４％以上含有させることでＦｅ₂Ｗ型のＬａｖｅｓ相やＦｅ₇Ｗ₆型のμ相を析出させ析出強化によりクリープ破断強度を大幅に向上させる重要な元素である。しかし、Ｗを１０％を超えて含有させても強度向上効果が飽和するとともに、組織安定性および高温での延性が劣化する。したがって、Ｗの含有量は４〜１０％とした。Ｗの含有量は５％以上とすることが好ましく、６％を超えるようにすればさらに好ましい。また、Ｗの含有量は９．５％以下とすることが好ましく、９％以下とすればさらに好ましい。 W: 4-10%
W forms a solid solution in the parent phase and contributes to the improvement of creep rupture strength as a solid solution strengthening element. In the present invention, W is precipitated to precipitate Fe ₂ W type Laves phase or Fe ₇ W ₆ type μ phase by containing 4% or more. It is an important element that significantly improves the creep rupture strength by precipitation strengthening. However, even if W is contained in excess of 10%, the effect of improving the strength is saturated, and the structural stability and ductility at high temperature deteriorate. Therefore, the W content is 4 to 10%. The W content is preferably 5% or more, and more preferably 6%. Further, the W content is preferably 9.5% or less, and more preferably 9% or less.

Ｔｉ：０．０１〜１％
Ｔｉは、炭窒化物を形成しクリープ破断強度を向上させるため含有させる。さらに、ＴｉをＮｂと複合して含むことでクリープ破断強度は一層向上する。しかし、Ｔｉの含有量が０．０１％未満では十分な効果が得られない。一方、１％を超えてＴｉを含有させると高温での延性や溶接性が低下する。よって、Ｔｉの含有量は０．０１〜１％とした。Ｔｉの含有量は０．０５％以上とすることが好ましく、０．１％以上とすればさらに好ましい。また、Ｔｉの含有量は０．９％以下とすることが好ましく、０．８％以下とすればさらに好ましい。 Ti: 0.01 to 1%
Ti is contained in order to form carbonitride and improve creep rupture strength. Furthermore, the creep rupture strength is further improved by containing Ti in combination with Nb. However, if the Ti content is less than 0.01%, a sufficient effect cannot be obtained. On the other hand, when Ti is contained exceeding 1%, ductility and weldability at high temperatures are lowered. Therefore, the Ti content is set to 0.01 to 1%. The Ti content is preferably 0.05% or more, and more preferably 0.1% or more. Further, the Ti content is preferably 0.9% or less, and more preferably 0.8% or less.

なお、Ｔｉの含有量は上記の範囲で、Ｎｂ含有量との和（Ｔｉ＋Ｎｂ）が０．２〜２．５％も満たす必要がある。 Note that the Ti content is in the above range, and the sum (Ti + Nb) with the Nb content needs to satisfy 0.2 to 2.5%.

Ｎｂ：０．０１〜２％
Ｎｂは、炭窒化物を形成しクリープ破断強度を向上させるため含有させる。さらに、ＮｂをＴｉと複合して含むことでクリープ破断強度は一層向上する。しかし、Ｎｂの含有量が０．０１％未満では十分な効果が得られない。一方、２％を超えてＮｂを含有させると高温での延性や溶接性が低下する。よって、Ｎｂの含有量は０．０１〜２％とした。Ｎｂの含有量は０．１％以上とすることが好ましい。また、Ｎｂの含有量は１．８％以下とすることが好ましく、１．５％以下とすればさらに好ましい。 Nb: 0.01-2%
Nb is contained in order to form carbonitride and improve creep rupture strength. Furthermore, creep rupture strength is further improved by containing Nb in combination with Ti. However, if the Nb content is less than 0.01%, a sufficient effect cannot be obtained. On the other hand, if Nb is contained in excess of 2%, ductility and weldability at high temperatures are lowered. Therefore, the Nb content is set to 0.01 to 2%. The Nb content is preferably 0.1% or more. The Nb content is preferably 1.8% or less, more preferably 1.5% or less.

なお、Ｎｂの含有量は上記の範囲で、Ｔｉ含有量との和が０．２〜２．５％も満たす必要がある。 The Nb content is in the above range, and the sum with the Ti content needs to satisfy 0.2 to 2.5%.

Ｔｉ＋Ｎｂ：０．２〜２．５％
上述した範囲のＴｉとＮｂを、それらの含有量の和（Ｔｉ＋Ｎｂ）で０．２％以上含むことでクリープ破断強度が一層向上する。しかしながら、（Ｔｉ＋Ｎｂ）で２．５％を超える量のＴｉとＮｂを複合して含有させると高温での延性や溶接性が低下する。したがって、ＴｉとＮｂの含有量の和であるＴｉ＋Ｎｂを０．２〜２．５％とした。 Ti + Nb: 0.2-2.5%
By including 0.2% or more of Ti and Nb in the above-mentioned range in terms of the sum of their contents (Ti + Nb), the creep rupture strength is further improved. However, when Ti and Nb in an amount exceeding 2.5% are contained in a combination of (Ti + Nb), ductility and weldability at high temperatures deteriorate. Therefore, Ti + Nb, which is the sum of the contents of Ti and Nb, is set to 0.2 to 2.5%.

Ｂ：（０．０１１×Ｃ）％以上で０．０１％以下
Ｂは、共晶炭化物中および母相中に存在して、共晶炭化物を安定化するとともに、高温使用中に母相中に二次析出する炭化物（Ｍ₂₃Ｃ₆）を微細分散化させて、クリープ破断強度を一層向上させる重要な元素である。しかしながら、Ｂの含有量がＣ含有量の０．０１１倍未満つまり、（０．０１１×Ｃ）％未満であれば、ほとんどのＢが共晶炭化物中に存在するため、６００〜８００℃程度と想定される高温使用中に母相において二次析出する炭化物が微細化せず、クリープ破断強度が向上しない。一方、Ｂの含有量が０．０１％を超えると、高温での延性が低下し融点も低下する。よって、Ｂの含有量は（０．０１１×Ｃ）％以上で０．０１％以下とした。Ｂの含有量は０．００８％以下とすることが好ましく、０．００６％以下とすればさらに好ましい。 B: (0.011 × C)% or more and 0.01% or less B exists in the eutectic carbide and in the matrix, stabilizes the eutectic carbide, and in the matrix during high temperature use. It is an important element that further refines the creep rupture strength by finely dispersing carbide (M ₂₃ C ₆ ) that is secondarily precipitated. However, if the B content is less than 0.011 times the C content, that is, less than (0.011 × C)%, most of the B is present in the eutectic carbide, so that it is about 600 to 800 ° C. Carbides that secondarily precipitate in the matrix during use at an assumed high temperature are not refined, and the creep rupture strength is not improved. On the other hand, if the B content exceeds 0.01%, the ductility at high temperature is lowered and the melting point is also lowered. Therefore, the content of B is set to (0.011 × C)% or more and 0.01% or less. The B content is preferably 0.008% or less, and more preferably 0.006% or less.

Ｍｏ：０．５％未満、
従来、Ｍｏは、Ｗと同様の作用を有する元素、つまり、母相に固溶し、固溶強化元素としてクリープ破断強度向上に寄与する元素と考えられてきた。しかし、本発明のオーステナイト系耐熱合金において、０．５％以上のＭｏを含有させると、長時間側でσ相が析出してクリープ破断強度や延性、靱性が大幅に低下することが判明した。そのため、Ｍｏの含有量は０．５％未満とした。Ｍｏの含有量は０．２％未満とすることが好ましく、少なければ少ないほどよい。 Mo: less than 0.5%,
Conventionally, Mo has been considered to be an element having the same action as W, that is, an element that contributes to improving the creep rupture strength as a solid solution strengthening element by dissolving in the matrix. However, it has been found that when 0.5% or more of Mo is contained in the austenitic heat-resistant alloy of the present invention, the σ phase is precipitated on the long time side, and the creep rupture strength, ductility, and toughness are significantly reduced. Therefore, the Mo content is less than 0.5%. The Mo content is preferably less than 0.2%, and the smaller the better.

Ａｌ：０．５％以下
Ａｌは、脱酸剤として含有させる元素である。しかし、その含有量が０．５％を超えると、高温での延性が劣化する。したがって、Ａｌの含有量を０．５％以下とした。Ａｌの含有量は０．３％以下とすることが好ましく、０．２％以下とすれば一層好ましい。 Al: 0.5% or less Al is an element to be contained as a deoxidizer. However, if its content exceeds 0.5%, ductility at high temperatures deteriorates. Therefore, the Al content is set to 0.5% or less. The Al content is preferably 0.3% or less, and more preferably 0.2% or less.

なお、Ａｌの含有量について特に下限を設ける必要はないが、脱酸作用を重視する場合は、Ａｌの含有量は０．０１％以上とすることが好ましく、０．０２％以上とすればより好ましい。 In addition, although it is not necessary to provide a lower limit in particular for the Al content, when emphasizing deoxidation, the Al content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.02% or more. preferable.

Ｎ：０．１％未満
Ｔｉを必須の元素として含有する本発明のオーステナイト系耐熱合金においては、通常の溶解法では不可避的に含まれる元素であるＮは、ＴｉＮの形成によるＴｉの消費を避けるために、その含有量は極力低減する必要がある。しかし、大気溶解の場合は極度に低減することは困難であるため、Ｎ含有量は０．１％未満とした。 N: Less than 0.1% In the austenitic heat-resistant alloy of the present invention containing Ti as an essential element, N, which is an element inevitably contained in a normal melting method, avoids consumption of Ti due to the formation of TiN Therefore, the content needs to be reduced as much as possible. However, in the case of dissolution in the atmosphere, it is difficult to reduce it extremely, so the N content is set to less than 0.1%.

本発明のオーステナイト系耐熱合金は、上述の各元素を含み、残部がＦｅおよび不純物からなるものである。 The austenitic heat-resistant alloy of the present invention contains the above-described elements, with the balance being Fe and impurities.

なお、「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ものを指す。 The “impurity” refers to an impurity mixed from ore, scrap, or production environment as a raw material when an austenitic heat-resistant alloy is industrially produced.

本発明のオーステナイト系耐熱合金には、上述のＦｅの一部に代えて、下記の量のＣｏを含有させてもよい。 The austenitic heat-resistant alloy of the present invention may contain the following amount of Co instead of a part of the above-mentioned Fe.

Ｃｏ：２０％以下
Ｃｏは、Ｎｉと同様オーステナイト組織を安定にし、クリープ破断強度向上にも寄与する元素である。このため、Ｃｏを含有させてもよい。しかしながら、Ｃｏを２０％を超えて含有させても上記の効果が飽和し、さらに経済性も低下する。このため、Ｃｏを含有させる場合には、その含有量を２０％以下とする。Ｃｏ含有量の上限は、望ましくは１５％である。 Co: 20% or less Co, like Ni, is an element that stabilizes the austenite structure and contributes to the improvement of creep rupture strength. For this reason, Co may be contained. However, even if Co is contained in excess of 20%, the above effect is saturated and the economic efficiency is also lowered. For this reason, when it contains Co, the content shall be 20% or less. The upper limit of the Co content is desirably 15%.

一方、前記したＣｏの効果は、その含有量が０．０５％以上の場合に安定して得られる。Ｃｏ含有量の下限は、好ましくは０．５％である。 On the other hand, the effect of Co described above can be stably obtained when the content is 0.05% or more. The lower limit of the Co content is preferably 0.5%.

本発明のオーステナイト系耐熱合金には、さらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｃ、ＴａおよびＲｅから選択される１種以上の元素を含有させてもよい。 The austenitic heat-resistant alloy of the present invention further includes at least one selected from V, Zr, Hf, Mg, Ca, Y, La, Ce, Nd, Sc, Ta and Re instead of a part of Fe. These elements may be contained.

すなわち、第１グループ中のＶ〜Ｈｆはいずれも、炭窒化物を形成して高温強度およびクリープ破断強度を向上させる作用を有し、また、第２グループ中のＭｇ〜Ｃｅはいずれも、高温延性を改善する作用を有する。さらに、第３グループ中のＴａおよびＲｅはいずれも、固溶強化によって高温強度およびクリープ破断強度を向上させる作用を有する。このため、以下の範囲で含有させてもよい。 That is, each of V to Hf in the first group has an action of forming carbonitride to improve high temperature strength and creep rupture strength, and all of Mg to Ce in the second group are high temperature. Has the effect of improving ductility. Furthermore, both Ta and Re in the third group have the effect of improving the high temperature strength and the creep rupture strength by solid solution strengthening. For this reason, you may make it contain in the following ranges.

Ｖ：１．５％以下
Ｖは、炭窒化物を形成して高温強度およびクリープ破断強度を向上させる作用を有する。したがって、Ｖを含有させてもよい。しかしながら、Ｖの含有量が１．５％を超えると、耐高温腐食性が劣化し、また脆化相析出に起因して延性、靱性が劣化する。そのため、Ｖを含有させる場合には、その含有量を１．５％以下とする。Ｖ含有量の上限は、好ましくは１％である。 V: 1.5% or less V has an action of forming a carbonitride to improve high temperature strength and creep rupture strength. Therefore, V may be contained. However, if the V content exceeds 1.5%, the high temperature corrosion resistance deteriorates, and the ductility and toughness deteriorate due to the embrittlement phase precipitation. Therefore, when V is contained, the content is set to 1.5% or less. The upper limit of the V content is preferably 1%.

一方、前記したＶの効果は、その含有量が０．０２％以上の場合に安定して得られる。Ｖ含有量の下限は、好ましくは０．０４％である。 On the other hand, the effect of V described above can be stably obtained when the content is 0.02% or more. The lower limit of the V content is preferably 0.04%.

Ｚｒ：０．１％以下
Ｚｒは、炭窒化物を形成して高温強度およびクリープ破断強度を向上させる作用を有する。したがって、Ｚｒを含有させてもよい。しかしながら、Ｚｒの含有量が０．１％を超えると、高温での延性が低下する。そのため、Ｚｒを含有させる場合には、その含有量を０．１％以下とする。Ｚｒ含有量の上限は、好ましくは０．０６％であり、より好ましくは０．０５％である。 Zr: 0.1% or less Zr has a function of forming carbonitride to improve high temperature strength and creep rupture strength. Therefore, Zr may be contained. However, when the content of Zr exceeds 0.1%, ductility at high temperatures is lowered. Therefore, when it contains Zr, the content is made 0.1% or less. The upper limit of the Zr content is preferably 0.06%, more preferably 0.05%.

一方、前記したＺｒの効果は、その含有量が０．００５％以上の場合に安定して得られる。Ｚｒ含有量の下限は、好ましくは０．０１％である。 On the other hand, the effect of Zr described above can be stably obtained when the content is 0.005% or more. The lower limit of the Zr content is preferably 0.01%.

Ｈｆ：１％以下
Ｈｆは、炭窒化物を形成して高温強度およびクリープ破断強度を向上させる作用を有する。したがって、Ｈｆを含有させてもよい。しかしながら、Ｈｆの含有量が１％を超えると、加工性、溶接性を損なう。そのため、Ｈｆを含有させる場合には、その含有量を１％以下とする。Ｈｆ含有量の上限は、好ましくは０．８％であり、より好ましくは０．５％である。 Hf: 1% or less Hf has the action of forming carbonitride to improve high temperature strength and creep rupture strength. Therefore, you may contain Hf. However, if the Hf content exceeds 1%, workability and weldability are impaired. Therefore, when it contains Hf, the content is made 1% or less. The upper limit of the Hf content is preferably 0.8%, more preferably 0.5%.

一方、前記したＨｆの効果は、その含有量が０．００５％以上の場合に安定して得られる。Ｈｆ含有量の下限は、好ましくは０．０１％であり、より好ましくは０．０２％である。 On the other hand, the above-described effect of Hf can be stably obtained when the content is 0.005% or more. The lower limit of the Hf content is preferably 0.01%, more preferably 0.02%.

上記のＶ、ＺｒおよびＨｆは、そのうちのいずれか１種のみ、または、２種以上の複合で含有させることができる。これらの元素を複合して含有させる場合の合計量は、１．５％以下が望ましい。 Said V, Zr, and Hf can be contained only in one of them, or 2 or more types of composites. The total amount when these elements are contained in combination is preferably 1.5% or less.

Ｍｇ：０．０５％以下
Ｍｇは、高温での延性を阻害するＳを硫化物として固着し、高温延性を改善する作用を有する。このため、Ｍｇを含有させてもよい。しかしながら、Ｍｇの含有量が０．０５％を超えると、清浄性が低下し、かえって高温延性が損なわれる。したがって、Ｍｇを含有させる場合には、その含有量を０．０５％以下とする。Ｍｇ含有量の上限は、好ましくは０．０２％であり、より好ましくは０．０１％である。 Mg: 0.05% or less Mg has an effect of fixing S, which inhibits ductility at high temperature, as a sulfide and improving high-temperature ductility. For this reason, you may contain Mg. However, if the Mg content exceeds 0.05%, the cleanliness is lowered, and the high temperature ductility is impaired. Therefore, when it contains Mg, the content shall be 0.05% or less. The upper limit of the Mg content is preferably 0.02%, more preferably 0.01%.

一方、前記したＭｇの効果は、その含有量が０．０００５％以上の場合に安定して得られる。Ｍｇ含有量の下限は、好ましくは０．００１％である。 On the other hand, the effect of Mg described above can be stably obtained when the content is 0.0005% or more. The lower limit of the Mg content is preferably 0.001%.

Ｃａ：０．０５％以下
Ｃａは、高温での延性を阻害するＳを硫化物として固着し、高温延性を改善する作用を有する。このため、Ｃａを含有させてもよい。しかしながら、Ｃａの含有量が０．０５％を超えると、清浄性が低下し、かえって高温延性が損なわれる。したがって、Ｃａを含有させる場合には、その含有量を０．０５％以下とする。Ｃａ含有量の上限は、好ましくは０．０２％であり、より好ましくは０．０１％である。 Ca: 0.05% or less Ca has a function of fixing S, which inhibits ductility at high temperatures, as sulfides and improving high temperature ductility. For this reason, Ca may be contained. However, if the Ca content exceeds 0.05%, the cleanliness is lowered, and the high-temperature ductility is impaired. Therefore, when Ca is contained, its content is set to 0.05% or less. The upper limit of the Ca content is preferably 0.02%, more preferably 0.01%.

一方、前記したＣａの効果は、その含有量が０．０００５％以上の場合に安定して得られる。Ｃａ含有量の下限は、好ましくは０．００１％である。 On the other hand, the effect of Ca described above is stably obtained when the content is 0.0005% or more. The lower limit of the Ca content is preferably 0.001%.

Ｙ：０．５％以下
Ｙは、Ｓを硫化物として固着し、高温延性を改善する作用を有する。また、Ｙには、合金表面のＣｒ₂Ｏ₃保護皮膜の密着性を改善し、特に、繰り返し酸化時の耐酸化性を改善する作用、さらには、粒界強化に寄与して、クリープ破断強度やクリープ破断延性を向上させる作用もある。このため、Ｙを含有させてもよい。しかしながら、Ｙの含有量が０．５％を超えると、酸化物などの介在物が多くなり加工性や溶接性が損なわれる。したがって、Ｙを含有させる場合には、その含有量を０．５％以下とする。Ｙ含有量の上限は、好ましくは０．３％であり、より好ましくは０．１５％である。 Y: 0.5% or less Y has an effect of fixing S as a sulfide and improving high temperature ductility. In addition, Y improves the adhesion of the Cr ₂ O ₃ protective film on the alloy surface, in particular, improves the oxidation resistance during repeated oxidation, and further contributes to the strengthening of the grain boundary, and the creep rupture strength. It also has the effect of improving the creep rupture ductility. For this reason, you may contain Y. However, if the content of Y exceeds 0.5%, inclusions such as oxides increase and workability and weldability are impaired. Therefore, when Y is contained, the content is set to 0.5% or less. The upper limit of the Y content is preferably 0.3%, more preferably 0.15%.

一方、前記したＹの効果は、その含有量が０．０００５％以上の場合に安定して得られる。Ｙ含有量の下限は、好ましくは０．００１％であり、より好ましくは０．００２％である。 On the other hand, the above-described effect of Y can be stably obtained when the content is 0.0005% or more. The lower limit of the Y content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%.

Ｌａ：０．５％以下
Ｌａは、Ｓを硫化物として固着し、高温延性を改善する作用を有する。また、Ｌａには、合金表面のＣｒ₂Ｏ₃保護皮膜の密着性を改善し、特に、繰り返し酸化時の耐酸化性を改善する作用、さらには、粒界強化に寄与して、クリープ破断強度やクリープ破断延性を向上させる作用もある。このため、Ｌａを含有させてもよい。しかしながら、Ｌａの含有量が０．５％を超えると、酸化物などの介在物が多くなり加工性や溶接性が損なわれる。したがって、Ｌａを含有させる場合には、その含有量を０．５％以下とする。Ｌａ含有量の上限は、好ましくは０．３％であり、より好ましくは０．１５％である。 La: 0.5% or less La has an action of fixing S as a sulfide and improving high temperature ductility. In addition, La improves the adhesion of the Cr ₂ O ₃ protective film on the alloy surface, particularly improves the oxidation resistance during repeated oxidation, and further contributes to the strengthening of the grain boundary, and the creep rupture strength. It also has the effect of improving the creep rupture ductility. For this reason, La may be contained. However, when the content of La exceeds 0.5%, inclusions such as oxides increase and workability and weldability are impaired. Therefore, when La is contained, the content is set to 0.5% or less. The upper limit of the La content is preferably 0.3%, more preferably 0.15%.

一方、前記したＬａの効果は、その含有量が０．０００５％以上の場合に安定して得られる。Ｌａ含有量の下限は、好ましくは０．００１％であり、より好ましくは０．００２％である。 On the other hand, the effect of La described above can be stably obtained when the content is 0.0005% or more. The lower limit of the La content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%.

Ｃｅ：０．５％以下
Ｃｅも、Ｓを硫化物として固着し、高温延性を改善する作用を有する。また、Ｃｅには、合金表面のＣｒ₂Ｏ₃保護皮膜の密着性を改善し、特に、繰り返し酸化時の耐酸化性を改善する作用、さらには、粒界強化に寄与して、クリープ破断強度やクリープ破断延性を向上させる作用もある。このため、Ｃｅを含有させてもよい。しかしながら、Ｃｅの含有量が０．５％を超えると、酸化物などの介在物が多くなり加工性や溶接性が損なわれる。したがって、Ｃｅを含有させる場合には、その含有量を０．５％以下とする。Ｃｅ含有量の上限は、好ましくは０．３％であり、より好ましくは０．１５％である。 Ce: 0.5% or less Ce also has an effect of fixing S as a sulfide and improving high-temperature ductility. In addition, Ce improves the adhesion of the Cr ₂ O ₃ protective film on the alloy surface, particularly improves the oxidation resistance during repeated oxidation, and further contributes to the strengthening of the grain boundary, resulting in creep rupture strength. It also has the effect of improving the creep rupture ductility. For this reason, you may contain Ce. However, when the content of Ce exceeds 0.5%, inclusions such as oxides increase and workability and weldability are impaired. Therefore, when Ce is contained, the content is set to 0.5% or less. The upper limit of the Ce content is preferably 0.3%, more preferably 0.15%.

一方、前記したＣｅの効果は、その含有量が０．０００５％以上の場合に安定して得られる。Ｃｅ含有量の下限は、好ましくは０．００１％であり、より好ましくは０．００２％である。 On the other hand, the effect of Ce described above can be stably obtained when the content is 0.0005% or more. The lower limit of the Ce content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%.

Ｎｄ：０．５％以下
Ｎｄは、Ｓを硫化物として固着し、高温延性を改善する作用を有する。また、Ｎｄには、合金表面のＣｒ₂Ｏ₃保護皮膜の密着性を改善し、特に、繰り返し酸化時の耐酸化性を改善する作用、さらには、粒界強化に寄与して、クリープ破断強度やクリープ破断延性を向上させる作用もある。このため、Ｎｄを含有させてもよい。しかしながら、Ｎｄの含有量が０．５％を超えると、酸化物などの介在物が多くなり加工性や溶接性が損なわれる。したがって、Ｎｄを含有させる場合には、その含有量を０．５％以下とする。Ｎｄ含有量の上限は、好ましくは０．３％であり、より好ましくは０．１５％である。 Nd: 0.5% or less Nd has an effect of fixing S as a sulfide and improving high-temperature ductility. Nd also improves the adhesion of the Cr ₂ O ₃ protective film on the alloy surface, particularly improves the oxidation resistance during repeated oxidation, and further contributes to the strengthening of grain boundaries, resulting in creep rupture strength. It also has the effect of improving the creep rupture ductility. For this reason, you may contain Nd. However, when the content of Nd exceeds 0.5%, inclusions such as oxides increase and workability and weldability are impaired. Therefore, when Nd is contained, the content is set to 0.5% or less. The upper limit of the Nd content is preferably 0.3%, more preferably 0.15%.

一方、前記したＮｄの効果は、その含有量が０．０００５％以上の場合に安定して得られる。Ｎｄ含有量の下限は、好ましくは０．００１％であり、より好ましくは０．００２％である。 On the other hand, the above-mentioned effect of Nd can be stably obtained when the content is 0.0005% or more. The lower limit of the Nd content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%.

Ｓｃ：０．５％以下
Ｓｃも、Ｓを硫化物として固着し、高温延性を改善する作用を有する。また、Ｓｃには、合金表面のＣｒ₂Ｏ₃保護皮膜の密着性を改善し、特に、繰り返し酸化時の耐酸化性を改善する作用、さらには、粒界強化に寄与して、クリープ破断強度やクリープ破断延性を向上させる作用もある。このため、Ｓｃを含有させてもよい。しかしながら、Ｓｃの含有量が０．５％を超えると、酸化物などの介在物が多くなり加工性や溶接性が損なわれる。したがって、Ｓｃを含有させる場合には、その含有量を０．５％以下とする。Ｓｃ含有量の上限は、好ましくは０．３％であり、より好ましくは０．１５％である。 Sc: 0.5% or less Sc also has an action of fixing S as a sulfide and improving high-temperature ductility. In addition, Sc improves the adhesion of the Cr ₂ O ₃ protective film on the alloy surface, particularly improves the oxidation resistance during repeated oxidation, and further contributes to the strengthening of grain boundaries. It also has the effect of improving the creep rupture ductility. For this reason, you may contain Sc. However, when the content of Sc exceeds 0.5%, inclusions such as oxides increase and workability and weldability are impaired. Therefore, when it contains Sc, the content shall be 0.5% or less. The upper limit of the Sc content is preferably 0.3%, more preferably 0.15%.

一方、前記したＳｃの効果は、その含有量が０．０００５％以上の場合に安定して得られる。Ｓｃ含有量の下限は、好ましくは０．００１％であり、より好ましくは０．００２％である。 On the other hand, the effect of Sc described above can be stably obtained when the content is 0.0005% or more. The lower limit of the Sc content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%.

上記のＭｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄおよびＳｃは、そのうちのいずれか１種のみ、または、２種以上の複合で含有させることができる。これらの元素を複合して含有させる場合の合計量は、０．７％以下が望ましい。 Said Mg, Ca, Y, La, Ce, Nd, and Sc can be contained only in any 1 type or 2 or more types of composites. The total amount when these elements are contained in combination is preferably 0.7% or less.

Ｔａ：８％以下
Ｔａは、固溶強化元素として、さらに、炭窒化物を形成して、高温強度およびクリープ破断強度を向上させる作用を有する。このため、Ｔａを含有させてもよい。しかしながら、Ｔａの含有量が８％を超えると、加工性や機械的性質が損なわれる。したがって、Ｔａを含有させる場合には、その含有量を８％以下とする。Ｔａ含有量の上限は、好ましくは７％であり、より好ましくは６％である。 Ta: 8% or less Ta, as a solid solution strengthening element, further forms carbonitride and has an action of improving high temperature strength and creep rupture strength. For this reason, Ta may be contained. However, when the content of Ta exceeds 8%, workability and mechanical properties are impaired. Therefore, when Ta is contained, its content is 8% or less. The upper limit of the Ta content is preferably 7%, more preferably 6%.

一方、前記したＴａの効果は、その含有量が０．０１％以上の場合に安定して得られる。Ｔａ含有量の下限は、好ましくは０．１％であり、より好ましくは０．５％である。 On the other hand, the effect of Ta described above can be stably obtained when the content is 0.01% or more. The lower limit of the Ta content is preferably 0.1%, more preferably 0.5%.

Ｒｅ：８％以下
Ｒｅは、固溶強化元素として、高温強度およびクリープ破断強度を向上させる作用を有する。このため、Ｒｅを含有させてもよい。しかしながら、Ｒｅの含有量が８％を超えると、加工性や機械的性質が損なわれる。したがって、Ｒｅを含有させる場合には、その含有量を８％以下とする。Ｒｅ含有量の上限は、好ましくは７％であり、より好ましくは６％である。 Re: 8% or less Re, as a solid solution strengthening element, has the effect of improving high temperature strength and creep rupture strength. For this reason, Re may be contained. However, if the Re content exceeds 8%, workability and mechanical properties are impaired. Therefore, when it contains Re, the content is 8% or less. The upper limit of the Re content is preferably 7%, more preferably 6%.

一方、前記したＲｅの効果は、その含有量が０．０１％以上の場合に安定して得られる。Ｒｅ含有量の下限は、好ましくは０．１％であり、より好ましくは０．５％である。 On the other hand, the effect of Re described above can be stably obtained when the content is 0.01% or more. The lower limit of the Re content is preferably 0.1%, more preferably 0.5%.

上記のＴａおよびＲｅは、そのうちのいずれか１種のみ、または、２種の複合で含有させることができる。これらの元素を複合して含有させる場合の合計量は、１２％以下が望ましい。 The above Ta and Re can be contained in only one of them or in a combination of two. The total amount when these elements are contained in combination is desirably 12% or less.

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。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to these Examples.

表１に示す化学組成を有するオーステナイト系の合金１〜１４およびＡ〜Ｆを高周波真空溶解炉を用いて溶製し、外径１００ｍｍの１７ｋｇインゴットとした。 Austenitic alloys 1 to 14 and A to F having the chemical composition shown in Table 1 were melted using a high-frequency vacuum melting furnace to obtain a 17 kg ingot having an outer diameter of 100 mm.

表１中の合金１〜１４は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある合金である。一方、合金Ａ〜Ｆは、化学組成が本発明で規定する条件から外れた比較例の合金である。 Alloys 1 to 14 in Table 1 are alloys whose chemical compositions are within the range defined by the present invention. On the other hand, Alloys A to F are comparative examples of alloys whose chemical compositions deviate from the conditions defined in the present invention.

このようにして得たインゴットの直径方向の「Ｄ／４」部（「Ｄ」はインゴットの直径を表す。）から、長手方向に平行に、直径が６ｍｍで標点距離が３０ｍｍの丸棒引張試験片を機械加工により作製し、クリープ破断試験を実施した。 From the “D / 4” portion (“D” represents the diameter of the ingot) in the diameter direction of the ingot obtained in this way, a round bar tension parallel to the longitudinal direction and having a diameter of 6 mm and a gauge distance of 30 mm A test piece was prepared by machining and a creep rupture test was performed.

すなわち、上記の試験片を用いて、７００℃、７５０℃および８００℃の大気中においてクリープ破断試験を実施し、得られた破断強度をラーソンミラーパラメータ法で回帰して、７００℃、１００００時間での破断強度を求めた。 That is, a creep rupture test was performed in the air at 700 ° C., 750 ° C., and 800 ° C. using the above test piece, and the obtained rupture strength was regressed by the Larson Miller parameter method, at 700 ° C. for 10,000 hours. The breaking strength of was determined.

表２に、上記のクリープ破断試験結果を示す。 Table 2 shows the creep rupture test results.

表２から、化学組成が本発明で規定する範囲内にある合金１〜１４を用いた本発明例の試験番号１〜１４の場合、インゴットの状態、すなわち鋳造ままでも良好なクリープ破断強度を有することが明らかである。 From Table 2, in the case of test numbers 1 to 14 of the examples of the present invention using the alloys 1 to 14 having the chemical composition within the range specified in the present invention, it has a good creep rupture strength even in an ingot state, that is, as cast. It is clear.

これに対して、化学組成が本発明で規定する条件から外れた合金Ａ〜Ｆを用いた比較例の試験番号１５〜２０の場合、上記の試験番号１〜１４の本発明例の場合と比べて、クリープ破断強度が低い。 On the other hand, in the case of test numbers 15 to 20 of comparative examples using alloys A to F whose chemical composition deviates from the conditions specified in the present invention, compared to the case of the present invention examples of test numbers 1 to 14 above. And creep rupture strength is low.

すなわち、試験番号１５の場合、合金ＡはＣの含有量が本発明で規定する範囲外である点以外は、試験番号２で用いた合金２とほぼ同等の化学組成を有しているが、クリープ破断強度が低い。 That is, in the case of the test number 15, the alloy A has a chemical composition almost equivalent to the alloy 2 used in the test number 2 except that the content of C is outside the range specified in the present invention. Low creep rupture strength.

同様に、試験番号１６〜２０の場合、合金ＢはＢの含有量が本発明で規定する範囲外で少ない点以外は、合金ＣはＷの含有量が本発明で規定する範囲外で少ない点以外は、合金ＤはＭｏの含有量が本発明で規定する範囲外で多い点以外は、合金ＥはＮｂを含有しない点以外は、また、合金ＦはＴｉを含有しない点以外は、いずれの合金も試験番号２で用いた合金２とほぼ同等の化学組成を有している。しかし、上記いずれの試験番号の場合も、クリープ破断強度が低い。 Similarly, in the case of test numbers 16 to 20, except that alloy B has a small content of B outside the range specified in the present invention, alloy C has a small content of W outside the range specified in the present invention. Except for the point that the alloy D has a large Mo content outside the range defined in the present invention, the alloy E does not contain Nb, and the alloy F does not contain Ti. The alloy also has almost the same chemical composition as alloy 2 used in test number 2. However, in any of the above test numbers, the creep rupture strength is low.

Claims

In mass%, C: more than 0.15% and less than 0.30%, Si: 2% or less, Mn: 3% or less, P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, Cr: 20 % To less than 28%, Ni: more than 40% to 60% or less, W: 4 to 10%, Ti: 0.01 to 1%, Nb: 0.01 to 2%, and Ti + Nb: 0.2 to 2.5%, B: (0.011 × C)% or more and 0.01% or less, Mo: less than 0.5%, Al: 0.5% or less , N: less than 0.1%, and Fe: 10 containing 2.0% or more, austenitic heat resistant alloy, characterized in that the balance of non-pure product.

The austenitic heat-resistant alloy according to claim 1, wherein, instead of a part of Fe, Co: 20% or less is contained in mass%.

3. The austenite according to claim 1, comprising at least one element selected from elements shown in the following first group to third group in mass% instead of a part of Fe. Heat-resistant alloy.
First group: V: 1.5% or less, Zr: 0.1% or less and Hf: 1% or less Second group: Mg: 0.05% or less, Ca: 0.05% or less, Y: 0.5 %: La: 0.5% or less, Ce: 0.5% or less, Nd: 0.5% or less, and Sc: 0.5% or less Third group: Ta: 8% or less and Re: 8% or less