JP6756164B2

JP6756164B2 - Austenitic heat-resistant alloy weld metal

Info

Publication number: JP6756164B2
Application number: JP2016119955A
Authority: JP
Inventors: 平田　弘征; 弘征平田; 浄▲徳▼佳奈; 克樹田中
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2036-06-16
Also published as: JP2017221964A

Description

本発明は、オーステナイト系耐熱合金溶接金属に関する。 The present invention relates to an austenitic heat resistant alloy weld metal.

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。発電用ボイラ等に使用される材料には、より優れた高温強度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、特許文献１および特許文献２には、Ｗを多量に含有させることにより、７００℃以上の高温域において優れたクリープ強度を有するオーステナイト系の耐熱合金が提案されている。 In recent years, from the viewpoint of reducing the environmental load, the operating conditions of boilers for power generation and the like have been increased in temperature and pressure on a global scale. Materials used for power generation boilers and the like are required to have better properties such as high temperature strength.
As a material satisfying such a requirement, Patent Document 1 and Patent Document 2 propose an austenitic heat-resistant alloy having excellent creep strength in a high temperature range of 700 ° C. or higher by containing a large amount of W. There is.

これらオーステナイト系耐熱合金は、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合金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。 These austenitic heat-resistant alloys are generally used as welded structures having weld metals. Therefore, various weld metals that can utilize the performance of these austenitic heat-resistant alloys have been proposed as welded structures.

例えば、特許文献１には、Ｗを５％〜８％含有するとともに、ＮｂおよびＴｉの共晶炭化物を活用したオーステナイト系耐熱合金溶接金属は、溶接時の高温割れ防止とクリープ強度とを両立させ、かつ、高温強度に優れることが開示されている。
また、特許文献２には、Ｗ含有量を８％超〜１３％とすることに加え、ＮｂおよびＴｉの含有量を最適化したオーステナイト系耐熱合金溶接金属は、溶接時の高温割れに加え、高温での使用時に発生する応力緩和割れの防止を達成することが開示されている。
さらに、特許文献３には、Ｗを８％超〜９．１％含有し、Ｓ量と有効Ｏ（酸素）量とを調整したオーステナイト系耐熱合金溶接金属は、溶接時のスラグ剥離性を具備することが開示されている。 For example, in Patent Document 1, an austenitic heat-resistant alloy weld metal containing 5% to 8% W and utilizing eutectic carbides of Nb and Ti achieves both high-temperature crack prevention during welding and creep strength. Moreover, it is disclosed that it is excellent in high temperature strength.
Further, in Patent Document 2, in addition to setting the W content to more than 8% to 13%, the austenitic heat-resistant alloy weld metal with the optimized Nb and Ti contents is described in addition to high-temperature cracking during welding. It is disclosed to achieve the prevention of stress relaxation cracks that occur during use at high temperatures.
Further, in Patent Document 3, the austenitic heat-resistant alloy weld metal containing W in excess of 8% to 9.1% and having an adjusted S amount and effective O (oxygen) amount has slag peeling property during welding. It is disclosed to do.

特開２００８−２０７２４２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-207242 特開２０１１−２５５３９０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-255390 特開２０１４−１４０８８４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-140884

ところで、これら特許文献１〜３に開示されている、多量のＷを含むオーステナイト系耐熱合金溶接金属は、確かに優れたクリープ強度および耐応力緩和割れ性を満足する。しかしながら、これらオーステナイト系耐熱合金溶接金属は、使用中に靭性が低下し、停機時などに問題となる場合があり、さらなる改善の余地があることが判明した。 By the way, the austenitic heat-resistant alloy weld metal containing a large amount of W disclosed in Patent Documents 1 to 3 certainly satisfies excellent creep strength and stress relaxation cracking resistance. However, it has been found that these austenitic heat-resistant alloy weld metals have reduced toughness during use and may cause problems when the vehicle is stopped, and there is room for further improvement.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、使用される機器に用いる溶接構造物を構成する溶接金属において、使用中の衝撃特性（具体的には、靭性低下の抑制）に優れるオーステナイト系耐熱合金溶接金属の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and in the weld metal constituting the welded structure used in the equipment used, austenitic stainless steel having excellent impact characteristics during use (specifically, suppression of toughness decrease). The purpose is to provide welded metals of heat-resistant alloys.

本発明者らは、前記した課題を解決するために、Ｗを７％〜１０％含有する溶接金属において、使用中の靭性の低下現象について詳細な調査を行った。その結果、下記に示す（ａ）〜（ｃ）の事項が明らかになった。
（ａ）使用中の溶接金属の靭性低下は、Ｗ量の増加とともに大きくなる。
（ｂ）溶接金属中には、Ｗを含有する析出物が多量に析出している。
（ｃ）溶接金属中のＳ、Ｓｎ、Ｐｂ、及びＺｎの不純物の含有量が増大すると、靭性低下がより顕著となり、衝撃試験後の破面には柱状晶境界が混在するようになる。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted a detailed investigation on the phenomenon of a decrease in toughness during use in a weld metal containing 7% to 10% W. As a result, the items (a) to (c) shown below were clarified.
(A) The decrease in toughness of the weld metal during use increases as the amount of W increases.
(B) A large amount of W-containing precipitates are deposited in the weld metal.
(C) When the content of impurities of S, Sn, Pb, and Zn in the weld metal increases, the decrease in toughness becomes more remarkable, and columnar crystal boundaries are mixed in the fracture surface after the impact test.

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、使用中に、ＷとＦｅからなる金属間化合物相（Ｌａｖｅｓ相）が粒内に析出し、また、Ｗを含有する炭化物（Ｍ_２３Ｃ_６）が粒界および粒内に析出する。それら析出物の析出量は、Ｗ含有量が増えるにつれ増加する。そして、この金属間化合物相および炭化物の析出により、粒内変形能が低下するとともに、粒界にも硬質な炭化物が存在する。そのため、外部からの衝撃を受けた場合、破壊までの塑性変形量が減少する結果、溶接金属の靭性が低下すると考えられた。
さらに、使用中に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（粒界）偏析し、柱状晶境界の脆化を招く。そのため、Ｓ、Ｓｎ、Ｐｂ、及びＺｎ含有量が増加すると、この脆化が重畳するため、溶接金属の靭性低下がより顕著になることも考えられた。 From the findings of (a) to (c) above, the present inventors have reached the following conclusions. That is, during use, an intermetallic compound phase (Laves phase) composed of W and Fe is precipitated in the grains, and a carbide containing W (M ₂₃ C ₆ ) is precipitated in the grain boundaries and grains. The amount of these precipitates deposited increases as the W content increases. Then, due to the precipitation of the intermetallic compound phase and carbides, the intragranular deformability is lowered, and hard carbides are also present at the grain boundaries. Therefore, it is considered that the toughness of the weld metal decreases as a result of the decrease in the amount of plastic deformation until fracture when an impact is received from the outside.
Further, during use, S, Sn, Pb, and Zn contained as impurities segregate at the columnar crystal boundary (grain boundary), causing embrittlement of the columnar crystal boundary. Therefore, when the S, Sn, Pb, and Zn contents increase, this embrittlement is superimposed, and it is considered that the decrease in toughness of the weld metal becomes more remarkable.

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、溶接金属中の炭化物および金属間化合物相の少なくとも一方として存在するＷ量を所定の範囲に管理することで、溶接金属として必要な性能を確保することが可能なことがわかった。具体的には、Ｗを７％〜１０％含有する溶接金属において、電解抽出残渣として分析されるＷ量を０．０１％〜６％となるように調整することで、２７Ｊ以上となる２０℃でのフルサイズシャルピー吸収エネルギーを確保できることが明らかとなった。
さらに、その効果を安定して得るため、合金元素量、ならびにＳ、Ｓｎ、Ｐｂ、及びＺｎの不純物量を調整することが有効であることも併せて明らかにした。
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 have studied measures to prevent a decrease in toughness of the weld metal. As a result, it was found that the required performance as a weld metal can be ensured by controlling the amount of W existing as at least one of the carbide and the intermetallic compound phase in the weld metal within a predetermined range. Specifically, in a weld metal containing 7% to 10% W, the amount of W analyzed as an electrolytic extraction residue is adjusted to 0.01% to 6%, so that the temperature is 20 ° C. It was clarified that the full-size Charpy absorption energy can be secured.
Furthermore, it was also clarified that it is effective to adjust the amount of alloying elements and the amount of impurities of S, Sn, Pb, and Zn in order to obtain the effect stably.
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、
Ｎｉ：４０％〜４６％、
Ｃｒ：１９％〜２５％、
Ｗ：７％〜１０％
を含み、残部がＦｅおよび意図的に含有させたものではない成分である不純物からなり、
かつ、電解抽出残渣として分析されるＷ量が０．０１％〜６％であり、
２０℃でのフルサイズシャルピー吸収エネルギーが２７Ｊ以上であることを特徴とするオーステナイト系耐熱合金溶接金属。
(1) By mass%
Ni: 40% -46%,
Cr: 19% to 25%,
W: 7% -10%
The balance consists of Fe and impurities, which are components not intentionally contained .
Moreover, the amount of W analyzed as the electrolytic extraction residue is 0.01% to 6%.
An austenitic heat-resistant alloy weld metal characterized by having a full-size Charpy absorption energy of 27 J or more at 20 ° C.

（２）Ｆｅの一部に代えて、さらに、質量％で、
Ｃ：０．０３％〜０．１８％、
Ｓｉ：０．５％以下、
Ｍｎ：１．５％以下、
Ｐ：０．０１％以下、
Ｔｉ：０．０１％〜０．２％、
Ｎｂ：０．０１％〜０．５％、
Ｎ：０．０５％以下、
Ａｌ：０．０２％以下、
Ｏ：０．０３％以下
を含み、残部がＦｅおよび意図的に含有させたものではない成分である不純物からなり、
かつ、前記不純物としてのＳ、Ｓｎ、ＰｂおよびＺｎが下記式（１）を満足することを特徴とする（１）に記載のオーステナイト系耐熱合金溶接金属。
式（１）［％Ｓ］＋０．５×｛［％Ｓｎ］＋［％Ｐｂ］＋［％Ｚｎ］｝≦０．００５０％
（式（１）中、［％Ｓ］、［％Ｓｎ］、［％Ｐｂ］、及び［％Ｚｎ］は、前記不純物としてのＳ、Ｓｎ、Ｐｂ、及びＺｎの含有量（質量％）を表す。） (2) Instead of a part of Fe, in mass%,
C: 0.03% to 0.18% ,
Si: 0.5% or less,
Mn: 1.5% or less,
P: 0.01% or less,
Ti: 0.01% -0.2%,
Nb: 0.01% to 0.5%,
N: 0.05% or less ,
Al: 0.02% or less,
O: Containing 0.03% or less, the balance consists of Fe and impurities that are components not intentionally contained .
The austenitic heat-resistant alloy weld metal according to (1), wherein S, Sn, Pb and Zn as the impurities satisfy the following formula (1).
Equation (1) [% S] + 0.5 × {[% Sn] + [% Pb] + [% Zn]} ≤ 0.0050%
(In the formula (1), [% S] , [% Sn], [% Pb], and [% Zn] represents the content of S, Sn, Pb, and Zn as the impurity (wt%) .)

（３）Ｆｅの一部に代えて、さらに、質量％で、下記の１種または２種以上の元素を含有することを特徴とする（２）に記載のオーステナイト系耐熱合金溶接金属。
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％ (3) The austenitic heat-resistant alloy weld metal according to (2), which further contains one or more of the following elements in mass% instead of a part of Fe.
Cu: 0% -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%

本発明によれば、使用される機器に用いる溶接構造物を構成する溶接金属において、使用中の衝撃特性（具体的には、靭性低下の抑制）に優れるオーステナイト系耐熱合金溶接金属が提供される。 According to the present invention, there is provided an austenitic heat-resistant alloy weld metal having excellent impact characteristics (specifically, suppression of toughness decrease) during use in the weld metal constituting the welded structure used in the equipment used. ..

以下、本発明のオーステナイト系耐熱合金溶接金属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 alloy weld metal of the present invention will be described.
In the present specification, the numerical range represented by using "~" means a range including the numerical values before and after "~" as the lower limit value and the upper limit value unless otherwise specified. However, when there is a disclaimer such as "super" or "less than", it means that the numerical values before and after "~" are not included as at least one of the lower limit value and the upper limit value.

本発明の溶接金属は、Ｎｉ：４０％〜４６％、Ｃｒ：１９％〜２５％、Ｗ：７％〜１０％を含有し、残部が主としてＦｅからなり、かつ、電解抽出残渣として分析されるＷ量が０．０１％〜６％である。そして、２０℃でのフルサイズシャルピー吸収エネルギーが２７Ｊ以上である。 The weld metal of the present invention contains Ni: 40% to 46%, Cr: 19% to 25%, W: 7% to 10%, the balance mainly consisting of Fe, and is analyzed as an electrolytic extraction residue. The amount of W is 0.01% to 6%. The full-size Charpy absorption energy at 20 ° C. is 27 J or more.

なお、本明細書中において、「２０℃でのフルサイズシャルピー吸収エネルギーが２７Ｊ以上である」とは、２０℃の環境下で、ＪＩＳＺ３１１１（２００５）に準じて、２ｍｍＶノッチ試験片フルサイズシャルピー衝撃試験を行ったとき、全ての試験片の吸収エネルギーが２７Ｊ以上であることを示す。 In the present specification, "the absorbed energy of full size Charpy at 20 ° C. is 27 J or more" means that the 2 mm V notch test piece full size Charpy in an environment of 20 ° C. according to JIS Z3111 (2005). When the impact test is performed, it is shown that the absorbed energy of all the test pieces is 27 J or more.

本発明のオーステナイト系耐熱合金溶接金属において、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。 The reasons for limiting the chemical composition of the austenitic heat-resistant alloy weld metal of the present invention are as follows.
In the following description, the "%" indication of the content of each element means "mass%".

（Ｎｉ：４０％〜４６％）
Ｎｉ（ニッケル）は、長時間使用中の組織安定性を確保するために有効な元素である。その効果を得るためには、４０％以上のＮｉ含有量が必要である。しかしながら、Ｎｉは高価な元素であるため、Ｎｉの過剰の含有はコストの増大を招く。また、Ｎｉを過剰に含有する場合、Ｗを含有する金属間化合物相の析出を促進し、使用中の靭性の低下を招く。そのため、Ｎｉ含有量は、上限を４６％以下とする。Ｎｉ含有量の望ましい上限は４５．５％以下であり、さらに望ましい上限は４５％以下である。また、Ｎｉ含有量の望ましい下限は４０．５％以上であり、Ｎｉ含有量のさらに望ましい下限は４１％以上である。 (Ni: 40% -46%)
Ni (nickel) is an effective element for ensuring tissue stability during long-term use. In order to obtain the effect, a Ni content of 40% or more is required. However, since Ni is an expensive element, excessive inclusion of Ni leads to an increase in cost. Further, when Ni is excessively contained, the precipitation of the W-containing intermetallic compound phase is promoted, and the toughness during use is lowered. Therefore, the upper limit of the Ni content is set to 46% or less. The desirable upper limit of the Ni content is 45.5% or less, and the more desirable upper limit is 45% or less. The desirable lower limit of the Ni content is 40.5% or more, and the more desirable lower limit of the Ni content is 41% or more.

（Ｃｒ：１９％〜２５％）
Ｃｒ（クロム）は、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。この効果を得るためには、Ｃｒを１９％以上含有させる必要がある。しかし、Ｃｒの含有量が過剰になって２５％超となると、使用中にＣと反応してＷを含む炭化物を多量に生成し、靭性を低下させる。このため、Ｃｒの含有量は１９％〜２５％とする。Ｃｒ含有量の望ましい上限は２４．５％以下であり、さらに望ましい上限は２４％以下である。また、Ｃｒ含有量の望ましい下限は１９．５％以上であり、さらに望ましい下限は２０％以上である。 (Cr: 19% to 25%)
Cr (chromium) is an essential element for ensuring oxidation resistance and corrosion resistance. In order to obtain this effect, it is necessary to contain Cr in an amount of 19% or more. However, when the Cr content becomes excessive and exceeds 25%, it reacts with C during use to generate a large amount of carbide containing W, which lowers the toughness. Therefore, the Cr content is set to 19% to 25%. The desired upper limit of Cr content is 24.5% or less, and the more desirable upper limit is 24% or less. Further, the desirable lower limit of the Cr content is 19.5% or more, and the more desirable lower limit is 20% or more.

（Ｗ：７％〜１０％）
Ｗ（タングステン）は、マトリックスに固溶、又は金属間化合物相および炭化物の少なくとも一方として析出し、クリープ強度の向上に大きく寄与する元素である。この効果を十分に確保するためには、Ｗは７％以上含有する必要がある。しかし、Ｗを過剰に含有させてもクリープ強度に対する効果は飽和するとともに、金属間化合物相および炭化物の過剰析出を招き、靭性を低下させる。そのため、Ｗ含有量は１０％以下とする。Ｗ含有量の望ましい上限は９．８％以下であり、さらに望ましい上限は９．５％以下である。また、Ｗ含有量の望ましい下限は７．２％以上であり、さらに望ましい下限は７．５％以上である。
なお、ここでのＷ含有量とは、溶接金属に含まれるＷの総量を意味する。すなわち、マトリックスに固溶しているＷの量と、析出物として存在しているＷの量との合計を意味する。なお、本実施形態では、Ｗ含有量に加えて、析出物として存在しているＷの量、すなわち電解抽出残渣として分析されるＷ量も後述の通り、規定の範囲にする必要がある。 (W: 7% -10%)
W (tungsten) is an element that dissolves in the matrix or precipitates as at least one of an intermetallic compound phase and a carbide, which greatly contributes to the improvement of creep strength. In order to sufficiently secure this effect, W needs to be contained in an amount of 7% or more. However, even if W is excessively contained, the effect on creep strength is saturated, and excessive precipitation of intermetallic compound phases and carbides is caused, resulting in a decrease in toughness. Therefore, the W content is set to 10% or less. The desirable upper limit of the W content is 9.8% or less, and the more desirable upper limit is 9.5% or less. Further, the desirable lower limit of the W content is 7.2% or more, and the more desirable lower limit is 7.5% or more.
The W content here means the total amount of W contained in the weld metal. That is, it means the sum of the amount of W solidly dissolved in the matrix and the amount of W existing as a precipitate. In the present embodiment, in addition to the W content, the amount of W existing as a precipitate, that is, the amount of W analyzed as an electrolytic extraction residue, needs to be within the specified range as described later.

（電解抽出残渣として分析されるＷ量：０．０１％〜６％）
ここで、電解抽出残渣として分析されるＷ量について説明する。
溶接金属に含有されるＷは、溶接、及びその後の使用過程で、炭化物および金属間化合物相の少なくとも一方として析出する。これら析出物は、クリープ強度に寄与する。しかしながら、これら析出物が過剰になると、溶接金属の靭性が低下する。これら析出物の量は、電解抽出残渣として分析されるＷ量として見積もることができる。使用中に、これら析出物が過剰になると、溶接金属の靭性が低下するので、使用前、すなわち、溶接金属作製時から使用中にわたって、これら析出物（すなわち、電解抽出残渣として分析されるＷ量）の上限を６％以下とする必要がある。電解抽出残渣として分析されるＷ量の上限は、望ましくは５．８％以下であり、さらに望ましくは５．５％以下である。なお、靭性の観点からは、電解抽出残渣として分析されるＷ量の下限は、低く抑えることが望ましいが、極度に低減するためには、溶接方法および使用条件の制約を招く。そのため、電解抽出残渣として分析されるＷ量の下限は、０．０１％以上とする。電解抽出残渣として分析されるＷ量が少なくとも０．０１％であれば、上記の効果を少なからず得ることができる。電解抽出残渣として分析されるＷ量の下限は、望ましくは０．０２％以上であり、さらに望ましくは０．０３％以上である。 (Amount of W analyzed as electrolytic extraction residue: 0.01% to 6%)
Here, the amount of W analyzed as the electrolytic extraction residue will be described.
W contained in the weld metal precipitates as at least one of a carbide and an intermetallic compound phase during welding and subsequent use. These precipitates contribute to creep strength. However, when these precipitates are excessive, the toughness of the weld metal is lowered. The amount of these precipitates can be estimated as the amount of W analyzed as the electrolytic extraction residue. If these precipitates are excessive during use, the toughness of the weld metal is reduced. Therefore, the amount of W analyzed as these precipitates (that is, electrolytic extraction residue) before use, that is, from the time of forming the weld metal to the time of use. ) Must be 6% or less. The upper limit of the amount of W analyzed as the electrolytic extraction residue is preferably 5.8% or less, and more preferably 5.5% or less. From the viewpoint of toughness, it is desirable to keep the lower limit of the amount of W analyzed as the electrolytic extraction residue low, but in order to reduce it extremely, there are restrictions on the welding method and usage conditions. Therefore, the lower limit of the amount of W analyzed as the electrolytic extraction residue is 0.01% or more. If the amount of W analyzed as the electrolytic extraction residue is at least 0.01%, the above effects can be obtained to some extent. The lower limit of the amount of W analyzed as the electrolytic extraction residue is preferably 0.02% or more, and more preferably 0.03% or more.

電解抽出残渣として分析されるＷ量は、溶接金属のＮｉ、Ｃｒ、及びＷの含有量によって調整することができる。具体的には、溶接金属のＮｉ、Ｃｒ、及びＷの含有量が多いほど、電解抽出残渣として分析されるＷ量は多くなる。 The amount of W analyzed as the electrolytic extraction residue can be adjusted by the content of Ni, Cr, and W of the weld metal. Specifically, the higher the content of Ni, Cr, and W of the weld metal, the larger the amount of W analyzed as the electrolytic extraction residue.

なお、電解抽出残渣として分析されるＷ量は、以下のように測定する。
オーステナイト系耐熱合金溶接金属から、所定の大きさの試験材を採取する。１０体積％アセチルアセトン−１質量％テトラメチルアンモニウムクロライドメタノール溶液を電解液として用いた定電流電解法によって、電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２〜２５ｍＡ／ｃｍ^２で試験材を陽極溶解し、炭窒化物及び金属間化合物相を残渣として抽出する。抽出した残渣を酸分解した後、ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分析を行い、残渣中のＷの質量を測定する。残渣中のＷの質量を試験材の溶解量で除して、金属間化合物相及び炭化物の少なくも一方として存在しているＷ量を求める。すなわち、このＷ量は、電解抽出残渣として分析されるＷ量である。 The amount of W analyzed as the electrolytic extraction residue is measured as follows.
A test material of a predetermined size is collected from the austenitic heat-resistant alloy weld metal. By constant current electrolysis method using a 10 vol% acetylacetone -1 wt% tetramethylammonium chloride methanol solution as an electrolytic solution, the test material dissolved anodically at a current density of ^{^{20mA / cm 2 ~25mA / cm 2}} , carbonitrides and metals The intermetallic phase is extracted as a residue. After acid decomposition of the extracted residue, ICP (radio frequency inductively coupled plasma) emission spectrometry is performed to measure the mass of W in the residue. The mass of W in the residue is divided by the dissolved amount of the test material to determine the amount of W present as at least one of the intermetallic compound phase and the carbide. That is, this W amount is the W amount analyzed as the electrolytic extraction residue.

以上から、質量％で、Ｎｉ：４０％〜４６％、Ｃｒ：１９％〜２５％、Ｗ：７％〜１０％で、かつ電解抽出残渣として分析されるＷ量が０．０１％〜６％にすることが、溶接したまま、および使用中でも、２０℃でのフルサイズシャルピー吸収エネルギーが２７Ｊ以上となる必須の要件である。 From the above, in terms of mass%, Ni: 40% to 46%, Cr: 19% to 25%, W: 7% to 10%, and the amount of W analyzed as the electrolytic extraction residue is 0.01% to 6%. It is an indispensable requirement that the full-size Charpy absorption energy at 20 ° C. is 27 J or more even during welding and use.

本発明のオーステナイト系耐熱合金溶接金属は、溶接金属の靱性の低下をより抑制する点で、上記範囲のＮｉ量、Ｃｒ量、Ｗ量および電解抽出残渣として分析されるＷ量の要件に加えて、以下に述べる量の元素を含み、Ｓ、Ｓｎ、Ｐｂ、及びＺｎの不純物量として、下記式（１）を満足するように調整することが望ましい。 The austenitic heat-resistant alloy weld metal of the present invention has the requirements of Ni amount, Cr amount, W amount and W amount analyzed as an electrolytic extraction residue in the above range in that the decrease in toughness of the weld metal is further suppressed. It is desirable that the amount of the elements described below is contained and the amount of impurities of S, Sn, Pb, and Zn is adjusted so as to satisfy the following formula (1).

すなわち、本発明のオーステナイト系耐熱合金溶接金属は、Ｆｅの一部に代えて、さらに、質量％で、Ｃ：０．０３％〜０．１８％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０１％以下、Ｔｉ：０．０１％〜０．２％、Ｎｂ：０．０１％〜０．５％、Ｎ：０．０５％以下、Ａｌ：０．０２％以下、Ｏ：０．０３％以下を含み、残部がＦｅおよび不純物からなり、不純物としてのＳ、Ｓｎ、ＰｂおよびＺｎが下記式（１）を満足することが望ましい。
式（１）［％Ｓ］＋０．５×｛［％Ｓｎ］＋［％Ｐｂ］＋［％Ｚｎ］｝≦０．００５０％（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。） That is, in the austenitic heat-resistant alloy weld metal of the present invention, instead of a part of Fe, in mass%, C: 0.03% to 0.18% or less, Si: 0.5% or less, Mn: 1.5% or less, P: 0.01% or less, Ti: 0.01% to 0.2%, Nb: 0.01% to 0.5%, N: 0.05% or less, Al: 0. It is desirable that it contains 02% or less and O: 0.03% or less, the balance is composed of Fe and impurities, and S, Sn, Pb and Zn as impurities satisfy the following formula (1).
Formula (1) [% S] + 0.5 × {[% Sn] + [% Pb] + [% Zn]} ≦ 0.0050% (in formula (1), [% S], [% Sn], [% Pb] and [% Zn] represent the contents (% by mass) of S, Sn, Pb, and Zn as impurities.)

なお、本明細書中において、「不純物」とは材料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 addition, in this specification, "impurity" is a component mixed from ore, scrap, manufacturing environment, etc. as a raw material when a material is industrially manufactured, and is not intentionally contained. Point to.

以下、各成分について説明する。
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。 Hereinafter, each component will be described.
In the following description, the "%" indication of the content of each element means "mass%".

（Ｃ：０．０３％〜０．１８％）
Ｃ（炭素）は、オーステナイト生成元素であり、使用時の組織の安定性を高めるのに有効な元素である。この効果を十分得るために、Ｃは０．０３％以上含有することがよい。しかしながら、Ｃを過剰に含有する場合には、使用中に炭化物を多量に析出させ、靭性を低下させる原因となる。そのため、Ｃ含有量の上限は０．１８％以下とすることがよい。Ｃ含有量の望ましい上限は０．１６％以下であり、さらに望ましい上限は０．１４％以下である。また、Ｃ含有量の望ましい下限は０．０５％以上であり、さらに望ましい下限は０．０７％以上である。 (C: 0.03% to 0.18%)
C (carbon) is an austenite-producing element, which is an effective element for enhancing the stability of the structure during use. In order to obtain this effect sufficiently, C may be contained in an amount of 0.03% or more. However, when C is excessively contained, a large amount of carbides are precipitated during use, which causes a decrease in toughness. Therefore, the upper limit of the C content is preferably 0.18% or less. The desirable upper limit of the C content is 0.16% or less, and the more desirable upper limit is 0.14% or less. The desirable lower limit of the C content is 0.05% or more, and the more desirable lower limit is 0.07% or more.

（Ｓｉ：０．５％以下）
Ｓｉ（ケイ素）は、耐水蒸気酸化性および耐食性の確保に寄与する。一方で、溶接時の凝固割れ感受性を増大させるとともに、靭性にも少なからず悪影響を及ぼすため、Ｓｉ含有量の上限は０．５％以下とすることがよい。Ｓｉ含有量の上限は、０．４％以下とするのが望ましく、０．３％以下とするのがさらに望ましい。Ｓｉ含有量の下限は特に設けないが、望ましくは０．０１％以上である。Ｓｉを少なくとも０．０１％含んでいれば、上記の効果が得られやすい。さらに望ましいＳｉ含有量の下限は、０．０２％以上である。 (Si: 0.5% or less)
Si (silicon) contributes to ensuring steam oxidation resistance and corrosion resistance. On the other hand, the upper limit of the Si content is preferably 0.5% or less because it increases the susceptibility to solidification and cracking during welding and has a considerable adverse effect on toughness. The upper limit of the Si content is preferably 0.4% or less, and more preferably 0.3% or less. The lower limit of the Si content is not particularly set, but is preferably 0.01% or more. If it contains at least 0.01% of Si, the above effect can be easily obtained. A more desirable lower limit of the Si content is 0.02% or more.

（Ｍｎ：１．５％以下）
Ｍｎ（マンガン）は、組織安定性を高め、クリープ強度の確保に寄与する。しかしながら、Ｍｎを過剰に含有する場合には脆化を招くため、Ｍｎの含有量の上限は１．５％以下とすることがよい。Ｍｎの含有量の上限は１．３％以下とするのが望ましく、１．０％以下とするのがさらに望ましい。Ｍｎ含有量の下限は特に設けないが、望ましくは０．０１％以上である。Ｍｎを少なくとも０．０１％含んでいれば、上記の効果が得られやすい。さらに望ましいＭｎ含有量の下限は、０．０２％以上である。 (Mn: 1.5% or less)
Mn (manganese) enhances tissue stability and contributes to ensuring creep strength. However, if an excessive amount of Mn is contained, embrittlement will occur. Therefore, the upper limit of the Mn content is preferably 1.5% or less. The upper limit of the Mn content is preferably 1.3% or less, and more preferably 1.0% or less. The lower limit of the Mn content is not particularly set, but is preferably 0.01% or more. If Mn is contained at least 0.01%, the above effect can be easily obtained. A more desirable lower limit of the Mn content is 0.02% or more.

（Ｐ：０．０１％以下）
Ｐ（リン）は、不純物として溶接金属に含まれ、溶接時の凝固割れ感受性を著しく増大させるとともに、クリープ延性の低下を招く元素である。そのため、Ｐの含有量の上限は０．０１％以下とすることがよい。Ｐの含有量の上限は０．００８％以下とするのが望ましく、０．００６％以下とするのがさらに望ましい。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: 0.01% or less)
P (phosphorus) is an element contained in the weld metal as an impurity, which significantly increases the susceptibility to solidification and cracking during welding and causes a decrease in creep ductility. Therefore, the upper limit of the P content is preferably 0.01% or less. The upper limit of the P content is preferably 0.008% or less, and more preferably 0.006% or less. It is desirable to reduce the P content as much as possible, but an extreme reduction leads to an increase in manufacturing cost. Therefore, the desirable lower limit of the P content is 0.0005% or more, and the more desirable lower limit is 0.0008% or more.

（Ｔｉ：０．０１％〜０．２％）
Ｔｉ（チタン）は、使用中に微細な炭窒化物として粒内に析出し、クリープ強度の向上に寄与する。その効果を有効に得るためには、Ｔｉ含有量は０．０１％以上とすることがよい。しかしながら、Ｔｉの含有量が過剰になると、多量に析出し、粒内の変形抵抗を高め、靭性を低下させる。そのため、Ｔｉの含有量は０．０１％〜０．２％以下とすることがよい。Ｔｉ含有量の望ましい上限は０．１８％以下であり、さらに望ましい上限は０．１５％以下である。また、Ｔｉ含有量の望ましい下限は０．０３％以上であり、さらに望ましい下限は０．０５％以上である。 (Ti: 0.01% to 0.2%)
Ti (titanium) precipitates in the grains as fine carbonitrides during use and contributes to the improvement of creep strength. In order to effectively obtain the effect, the Ti content is preferably 0.01% or more. However, when the Ti content becomes excessive, a large amount of precipitates are deposited, which increases the deformation resistance in the grains and lowers the toughness. Therefore, the Ti content is preferably 0.01% to 0.2% or less. The desirable upper limit of the Ti content is 0.18% or less, and the more desirable upper limit is 0.15% or less. The desirable lower limit of the Ti content is 0.03% or more, and the more desirable lower limit is 0.05% or more.

（Ｎｂ：０．０１％〜０．５％）
Ｎｂ（ニオブ）は、Ｔｉと同様、使用中に微細な炭窒化物として粒内に析出し、クリープ強度の向上にも寄与する。その効果を有効に得るためには、Ｎｂは０．０１％以上含有することがよい。しかしながら、Ｎｂの含有量が過剰になると、多量に析出し、粒内の変形抵抗を著しく高め、靭性を低下させる。そのため、Ｎｂの含有量は０．０１％〜０．５％とすることがよい。Ｎｂ含有量の望ましい上限は０．４５％以下であり、さらに望ましい上限は０．４％以下である。また、Ｎｂ含有量の望ましい下限は０．０３％以上であり、さらに望ましい下限は０．０５％以上である。 (Nb: 0.01% to 0.5%)
Like Ti, Nb (niobium) precipitates in the grains as fine carbonitride during use and contributes to the improvement of creep strength. In order to effectively obtain the effect, Nb should be contained in an amount of 0.01% or more. However, when the Nb content becomes excessive, a large amount is precipitated, the deformation resistance in the grain is remarkably increased, and the toughness is lowered. Therefore, the content of Nb is preferably 0.01% to 0.5%. The desirable upper limit of the Nb content is 0.45% or less, and the more desirable upper limit is 0.4% or less. The desirable lower limit of the Nb content is 0.03% or more, and the more desirable lower limit is 0.05% or more.

（Ｎ：０．０５％以下）
Ｎ（窒素）は、オーステナイト生成元素であり、使用時の組織の安定性を高めるのに有効な元素であるとともに、マトリックスに固溶し、引張強さの向上に寄与する元素でもある。しかしながら、Ｎを過剰に含有する場合、使用中に多量の窒化物の析出を招き、靭性を低下させる。そのため、Ｎの含有量の上限は０．０５％以下とすることがよい。Ｎの含有量は０．０４％以下とするのが望ましく、０．０３％以下とするのがさらに望ましい。Ｎ含有量の下限は特に設けないが、望ましくは０．０００５％以上である。Ｎを少なくとも０．０００５％含んでいれば、上記の効果が得られやすい。さらに望ましいＮ含有量の下限は、０．００１％以上である。 (N: 0.05% or less)
N (nitrogen) is an austenite-forming element, which is an element effective for enhancing the stability of the structure during use, and is also an element that dissolves in the matrix and contributes to the improvement of tensile strength. However, when N is excessively contained, a large amount of nitride is precipitated during use and the toughness is lowered. Therefore, the upper limit of the N content is preferably 0.05% or less. The content of N is preferably 0.04% or less, and more preferably 0.03% or less. The lower limit of the N content is not particularly set, but is preferably 0.0005% or more. If N is contained at least 0.0005%, the above effect can be easily obtained. A more desirable lower limit of N content is 0.001% or more.

（Ａｌ：０．０２％以下）
Ａｌ（アルミニウム）は、多量に含有すると清浄性を著しく害し、延性を劣化させる。そのため、Ａｌの含有量は０．０２％以下とすることがよい。Ａｌの含有量は０．０１８％以下とするのが望ましく、０．０１５％以下とするのがさらに望ましい。Ａｌ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、Ａｌの含有量の望ましい下限は０．０００５％以上であり、さらに望ましい下限は、０．００１％以上である。 (Al: 0.02% or less)
When Al (aluminum) is contained in a large amount, the cleanliness is significantly impaired and the ductility is deteriorated. Therefore, the Al content is preferably 0.02% or less. The Al content is preferably 0.018% or less, and more preferably 0.015% or less. It is desirable to reduce the Al content as much as possible, but the extreme reduction leads to an 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：０．０３％以下）
Ｏ（酸素）は、不純物として含有される。しかしながら、Ｏ（酸素）が多量に含まれる場合には、延性を低下させる。そのため、Ｏ（酸素）の含有量は０．０３％以下とすることがよい。Ｏ（酸素）の含有量は０．０２８％以下とするのが望ましく、０．０２５％以下とするのがさらに望ましい。Ｏ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とともに、溶接方法に制約を及ぼす。そのため、Ｏ（酸素）含有量の望ましい下限は０．０００５％以上であり、さらに望ましい下限は、０．００１％以上である。 (O: 0.03% or less)
O (oxygen) is contained as an impurity. However, when a large amount of O (oxygen) is contained, the ductility is lowered. Therefore, the content of O (oxygen) is preferably 0.03% or less. The content of O (oxygen) is preferably 0.028% or less, and more preferably 0.025% or less. It is desirable to reduce the O content as much as possible, but the extreme reduction leads to an increase in manufacturing cost and restricts the welding method. Therefore, the desirable lower limit of the O (oxygen) content is 0.0005% or more, and the more desirable lower limit is 0.001% or more.

（Ｓ、Ｓｎ、Ｐｂ、及びＺｎ：［％Ｓ］＋０．５×｛［％Ｓｎ］＋［％Ｐｂ］＋［％Ｚｎ］｝≦０．００５０％）
これら元素は不純物として溶接金属中に含まれ、使用中に柱状晶境界に偏析して脆化を招き、靭性を低下させる。本発明者らは、種々実験した結果、Ｓは偏析エネルギーが大きいため、粒界偏析しやく、Ｓの靭性低下を起こす影響度が、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より効果的に軽減するためには、式（１）（［％Ｓ］＋０．５×｛［％Ｓｎ］＋［％Ｐｂ］＋［％Ｚｎ］｝）で求められる値を０．００５０％以下とすることが望ましい。式（１）の値の上限は、より望ましくは０．００４０％以下、さらに望ましくは０．００３０％以下である。なお、これら不純物（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]} ≦ 0.0050%)
These elements are contained in the weld metal as impurities and segregate at the columnar crystal boundary during use, causing embrittlement and reducing toughness. As a result of various experiments, the present inventors have found that since S has a large segregation energy, it is easy to segregate at grain boundaries, and the degree of influence that causes a decrease in the toughness of S is twice as high as that of Sn, Pb, and Zn. Was found.
Therefore, in order to more effectively reduce the decrease in toughness of the weld metal, it is calculated by the formula (1) ([% S] + 0.5 × {[% Sn] + [% Pb] + [% Zn]}). It is desirable that the value to be obtained is 0.0050% or less. The upper limit of the value of the formula (1) is more preferably 0.0040% or less, and further preferably 0.0030% or less. It is desirable to reduce these impurities (S, Sn, Pb, and Zn) as much as possible, but the extreme reduction leads to 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合金溶接金属は、合金成分としてのＦｅの一部に代えて、さらに、質量％で、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。 In the austenitic heat-resistant alloy weld metal of the present invention, instead of a part of Fe as an alloy component, Cu: 0% to 4%, Co: 0% to 2%, Mo: 0% to% by mass. 2%, B: 0% to 0.005%, Ca: 0% to 0.02%, Mg: 0% to 0.02%, REM: 0% to 0.06%, one or more. It may contain elements. Each component will be described below.

（Ｃｕ：０％〜４％）
Ｃｕ（銅）は、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を含有する場合の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% -4%)
Cu (copper) enhances the stability of the structure and finely precipitates during use, which contributes to the improvement of creep strength. However, excessive inclusion of Cu causes a decrease in ductility. Therefore, when Cu is contained, the upper limit of the Cu content is 4% or less. The upper limit of the Cu content is preferably 3.8% or less, more preferably 3.5% or less. When Cu is contained, the desirable lower limit of the Cu content is 0.01% or more, and the 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、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を含有する場合の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%)
Like Ni and Cu, Co (cobalt) is an austenite-forming element, which enhances the stability of the structure and contributes to the improvement of creep strength. However, since Co is an extremely expensive element, excessive content of Co causes a significant cost increase. Therefore, when Co is contained, the upper limit of the Co content is 2% or less. The upper limit of the Co content is preferably 1.8% or less, and more preferably 1.5% or less. When Co is contained, the desirable lower limit of the Co content is 0.01% or more, and the 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を含有する場合の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%)
Like W, Mo (molybdenum) is an element that dissolves in the matrix and contributes to the improvement of creep strength and tensile strength. However, if Mo is contained in an excessive amount, the tissue stability may be lowered, and conversely, the creep strength may be lowered. Furthermore, since Mo is an expensive element, excessive content leads to an increase in cost. Therefore, when Mo is contained, the upper limit of the Mo content is 2% or less. The upper limit of the Mo content is preferably 1.5% or less, more preferably 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を含有する場合の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 the carbides, and also strengthens the grain boundaries and contributes to the improvement of toughness. However, when B is contained in excess, the sensitivity to solidification cracking during welding is increased. Therefore, when B is contained, the upper limit of the B content is 0.005% or less. The upper limit of the B content is preferably 0.003% or less, and more preferably 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を含有する場合の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 if necessary. However, the excessive content of Ca combines with oxygen and significantly reduces the cleanliness, which in turn deteriorates the 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 preferably 0.015% or less, more preferably 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を含有する場合の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%)
Like Ca, Mg (magnesium) has the effect of improving the hot deformability, and may be contained as necessary. However, the excessive content of Mg combines with oxygen, which significantly reduces the cleanliness and rather deteriorates the hot deformability. Therefore, when Mg is contained, the upper limit of the Mg content is 0.02% or less. The upper limit of the Mg content is preferably 0.015% or less, more preferably 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、却って熱間変形能を劣化させる。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％である。 (REM: 0% to 0.06%)
Like Ca and Mg, REM (rare earth element) has an effect of improving hot deformability, and may be contained as necessary. However, the excess content of REM combines with oxygen, significantly reducing cleanliness and rather deteriorating hot deformability. Therefore, when REM is contained, the upper limit of the REM content is 0.06% or less. The upper limit of the REM content is preferably 0.04% or less, more preferably 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%.

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。 In addition, "REM" is a general term 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. Therefore, for example, REM may be contained in the form of misch metal so that the content of REM is within the above range.

本発明の溶接金属は、例えば、厚板や鋼管に開先加工した後、フィラーワイヤを用いて、シールドガス下でティグ溶接することにより、作製することができる。母材（厚板や鋼管）は、質量％で、Ｎｉ：４２％〜４８％、Ｃｒ：２０％〜２６％、Ｗ：７％〜９％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる成分を有する合金であることが望ましい。また、フィラーワイヤ（溶接材料）は、質量％で、Ｎｉ：４０％〜４６％、Ｃｒ：１９％〜２５％、Ｗ：７％〜１０％（残部がＦｅおよび不純物）の成分を含有する鉄合金であることが望ましい。 The weld metal of the present invention can be produced, for example, by groove processing a thick plate or a steel pipe and then TIG welding under shield gas using a filler wire. The base material (thick plate or steel pipe) contains Ni: 42% to 48%, Cr: 20% to 26%, W: 7% to 9% in mass%, and the balance is composed of Fe and impurities. It is desirable that the alloy has. The filler wire (welding material) is iron containing components of Ni: 40% to 46%, Cr: 19% to 25%, W: 7% to 10% (the balance is Fe and impurities) in mass%. It is preferably an alloy.

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。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the ideas described in the claims, and these also naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood as a thing.

表１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１２ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１２０ｍｍの板材（板材（１））、及び板厚４ｍｍ、幅２００ｍｍ、長さ５００ｍｍの板材（板材（２））を作製した。さらに、板材（２）を用い、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 is melted and cast in a laboratory, a plate material having a plate thickness of 12 mm, a width of 50 mm, and a length of 120 mm (plate material (plate material)) is subjected to hot forging, hot rolling, heat treatment, and machining. 1)) and a plate material (plate material (2)) having a plate thickness of 4 mm, a width of 200 mm, and a length of 500 mm were produced. Further, using the plate material (2), a cut filler having a length of 2 mm square and a length of 500 mm was produced by machining.

上記の板材（１）を母材とし、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（ＪＩＳＧ３１６０（２００８）に規定のＳＭ４００Ｂ、厚さ２５ｍｍ、幅１５０ｍｍ、長さ２００ｍｍ）上に、被覆アーク溶接棒（ＪＩＳＺ３２２４（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。溶接継手は、各カットフィラーについて４体ずつ作製した。なお、溶接に際しては、入熱を９ｋＪ／ｃｍ〜１５ｋＪ／ｃｍとした。また、母材とカットフィラーは同組成であるため、表１の化学成分は溶接金属の化学組成と同義である。 Using the above plate material (1) as a base material, a V groove having an angle of 30 ° and a root surface (root face) of 1 mm is machined in the longitudinal direction of the plate material (1), and then a commercially available steel plate (JIS G 3160 (2008)). On the SM400B (thickness 25 mm, width 150 mm, length 200 mm) specified in (1), four circumferences were restrained welded using a shielded metal arc welding rod (“DNiCrFe-3” specified in JIS Z3224 (1999)).
Then, using the prepared cut filler, laminated welding was performed in the groove by manual TIG welding using Ar as the shield gas to prepare a welded joint. Four welded joints were made for each cut filler. At the time of welding, the heat input was 9 kJ / cm to 15 kJ / cm. Further, since the base metal and the cut filler have the same composition, the chemical components in Table 1 have the same meaning as the chemical composition of the weld metal.

［電解抽出残渣として分析されるＷ量の測定］
得られた溶接継手のうち３体について、使用を模擬して、７００℃で保持時間を５００時間、１０００時間、及び３０００時間と変化させて時効熱処理を行った。時効熱処理した溶接継手に加え、溶接したままの溶接継手の溶接金属から、８ｍｍ角、長さ４０ｍｍの試験材を採取し、上述の実施形態で説明した方法によって、電解抽出残渣として分析されるＷ量を測定した。 [Measurement of W amount analyzed as electrolytic extraction residue]
Three of the obtained welded joints were subjected to aging heat treatment at 700 ° C. with different holding times of 500 hours, 1000 hours, and 3000 hours. In addition to the aging heat-treated welded joint, a test material of 8 mm square and 40 mm in length is collected from the weld metal of the welded joint as it is welded, and analyzed as an electrolytic extraction residue by the method described in the above embodiment. The amount was measured.

［シャルピー衝撃試験］
残った１体の溶接継手から、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、ＪＩＳＺ３１１１（２００５）に準拠して、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」とした。合格の中でも、３本の試験片の吸収エネルギーの平均値が４０Ｊを超えるものを「良」、４０Ｊ以下であるものを「可」とした。そして、３本の試験片のうち、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。
表２に、上記各試験の結果を併せて示す。 [Charpy impact test]
From the remaining one welded joint, three 2 mm V notch full-size Charpy impact test pieces with notches machined in the weld metal were sampled and subjected to an impact test at 20 ° C. in accordance with JIS Z3111 (2005).
Then, those having the individual values of absorbed energy of all three test pieces of 27 J or more were regarded as "pass". Among the passing results, those having an average absorbed energy of three test pieces exceeding 40 J were evaluated as "good", and those having an average value of 40 J or less were evaluated as "acceptable". Then, among the three test pieces, those having an absorbed energy of less than 27 J were regarded as "failed".
Table 2 also shows the results of each of the above tests.

表２から、溶接金属中の化学組成におけるＷ量、及び電解抽出残渣として分析されるＷ量が、本発明の範囲にある溶接金属は、時効熱処理した後でも良好な靭性を示すことがわかる。そして、溶接金属が、さらに、［％Ｓ］＋０．５×｛［％Ｓｎ］＋［％Ｐｂ］＋［％Ｚｎ］｝≦０．００５０％の条件も満足する場合、シャルピー吸収エネルギーの平均が４０Ｊを上回り、特に靭性に優れることがわかる。
これに対して、代符Ｅ−４およびＦ−４は、溶接金属中のＷ量および残渣として分析されるＷ量が本発明の範囲を超えたため、試験片のうちの少なくとも一つのシャルピー吸収エネルギーが２７Ｊを下回り、目標とする靭性を満足しないことがわかる。
以上述べたように、本発明で規定する範囲を満足する溶接金属は、使用を模擬した時効熱処理後においても、目標とする靭性を有することがわかる。 From Table 2, it can be seen that the weld metal whose W amount in the chemical composition in the weld metal and the W amount analyzed as the electrolytic extraction residue are within the range of the present invention shows good toughness even after aging heat treatment. Then, when the weld metal further satisfies the condition of [% S] + 0.5 × {[% Sn] + [% Pb] + [% Zn]} ≦ 0.0050%, the average Charpy absorption energy is It exceeds 40J, and it can be seen that it is particularly excellent in toughness.
On the other hand, in the substitutes E-4 and F-4, since the amount of W in the weld metal and the amount of W analyzed as a residue exceeded the range of the present invention, the Charpy absorption energy of at least one of the test pieces was absorbed. Is less than 27J, and it can be seen that the target toughness is not satisfied.
As described above, it can be seen that the weld metal satisfying the range specified in the present invention has the target toughness even after the aging heat treatment simulating the use.

本発明によれば、使用される機器に用いる溶接構造物を構成する溶接金属において、使用中の衝撃特性に優れるオーステナイト系耐熱合金溶接金属を提供することができる。そのため、本発明の溶接金属は、例えば、発電用ボイラ等の機器に適用される溶接構造物を構成する溶接金属として有用である。 According to the present invention, it is possible to provide an austenitic heat-resistant alloy weld metal having excellent impact characteristics during use in the weld metal constituting the welded structure used in the equipment used. Therefore, the weld metal of the present invention is useful as a weld metal constituting a welded structure applied to equipment such as a boiler for power generation.

Claims

By mass%
Ni: 40% -46%,
Cr: 19% to 25%,
W: 7% -10%
The balance consists of Fe and impurities, which are components not intentionally contained .
Moreover, the amount of W analyzed as the electrolytic extraction residue is 0.01% to 6%.
An austenitic heat-resistant alloy weld metal characterized by having a full-size Charpy absorption energy of 27 J or more at 20 ° C.

Instead of a part of Fe, in mass%,
C: 0.03% to 0.18% ,
Si: 0.5% or less,
Mn: 1.5% or less,
P: 0.01% or less,
Ti: 0.01% -0.2%,
Nb: 0.01% to 0.5%,
N: 0.05% or less ,
Al: 0.02% or less,
O: Containing 0.03% or less, the balance consists of Fe and impurities that are components not intentionally contained .
The austenitic heat-resistant alloy weld metal according to claim 1, wherein S, Sn, Pb and Zn as the impurities satisfy the following formula (1).
Equation (1) [% S] + 0.5 × {[% Sn] + [% Pb] + [% Zn]} ≤ 0.0050%
(In the formula (1), [% S] , [% Sn], [% Pb], and [% Zn] represents the content of S, Sn, Pb, and Zn as the impurity (wt%) .)

The austenitic heat-resistant alloy weld metal according to claim 2, wherein the austenitic heat-resistant alloy weld metal further contains one or more of the following elements in mass% instead of a part of Fe.
Cu: 0% -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%