JP7368722B2 - オーステナイト系耐熱鋼溶接金属、溶接継手、およびオーステナイト系耐熱鋼用溶接材料 - Google Patents
オーステナイト系耐熱鋼溶接金属、溶接継手、およびオーステナイト系耐熱鋼用溶接材料 Download PDFInfo
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Description
本開示は、オーステナイト系耐熱鋼溶接金属、溶接継手、およびオーステナイト系耐熱鋼用溶接材料に関する。
近年、環境負荷軽減の観点から火力発電用ボイラ等では運転条件の高温・高圧化が世界的規模で進められている。過熱器管および再熱器管に使用される材料には、より優れた高温強度、耐食性等の特性を有することが求められている。
このような要求を満たす材料として、従来、多量の窒素および多量のニッケルを含有させた種々のオーステナイト系耐熱鋼（以下、多量の窒素および多量のニッケルを含有させたオーステナイト系耐熱鋼を「高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼」とも称する）が開発されてきた。
例えば、特許文献１には、高温割れ感受性が低く、クリープ破断強度に優れるオーステナイト系耐熱鋼溶接金属として、Ｃ：０．０６％～０．１４％、Ｓｉ：０．１％～０．６％、Ｍｎ：０．１％～１．８％、Ｎｉ：２５％～３５％、Ｃｒ：２０％～２４％、Ｗ：４．５％を超え７．５％以下、Ｎｂ：０．０５％～０．５％、Ｖ：０．０５％～０．４％、Ｎ：０．１％～０．３５％、Ｏ：０．０８％以下、Ｂ：０．０００５～０．００５％含み、かつ、ｆｎ１＝１０（Ｎｂ＋Ｖ）＋１．５Ｗ＋２０Ｎ＋１５００Ｂ－２５Ｓｉとした場合に、ｆｎ１が１０以上であるオーステナイト系耐熱鋼溶接金属が開示されている。
特許文献１に開示されている高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼溶接金属は、高温割れ感受性が低く、クリープ破断強度に優れるが、高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼の性能をより一層活用し得るには、クリープ破断強度がさらに向上し、引張強度にも優れるオーステナイト系耐熱鋼溶接金属が望ましい。
本開示は、耐溶接割れ性、引張強度、およびクリープ破断強度に優れるオーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびそれを有する溶接継手を提供することを目的とする。
本開示はまた、高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼を溶接して耐溶接割れ性、引張強度、およびクリープ破断強度に優れるオーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびそれを有する溶接継手を得るのに好適な溶接材料を提供することを目的とする。
本開示はまた、高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼を溶接して耐溶接割れ性、引張強度、およびクリープ破断強度に優れるオーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびそれを有する溶接継手を得るのに好適な溶接材料を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞ 化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０６％～０．１４％、
Ｓｉ：０．１％～０．６％、
Ｍｎ：０．１％～１．８％、
Ｐ ：０．０２５％以下、
Ｓ ：０．００３％以下、
Ｎｉ：２５％～３５％、
Ｃｒ：２０％～２４％、
Ｗ ：４．５％を超え７．５％以下、
Ｎｂ：０．５％を超え１．０％以下、
Ｖ ：０．０５％～０．４０％、
Ｎ ：０．１％～０．３５％、
Ｏ ：０．０８％以下、
Ｂ ：０．０００５～０．００５％、
Ａｌ：０％～０．０８％、
Ｔｉ：０％～０．２５％、
Ｃｕ：０％～４％、
Ｃｏ：０％～２％、
Ｍｏ：０％～２％、
Ｔａ：０％～１％、
Ｃａ：０％～０．０２％、
Ｍｇ：０％～０．０２％、
ＲＥＭ：０％～０．０６％、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、かつ、
下記（１）式を満足する、オーステナイト系耐熱鋼溶接金属。
１４×（Ｃ＋Ｎ）＋１．２×Ｖ＋５．５×Ｎｂ＋０．７×Ｗ≧１０．０ ・・・（１）
式（１）中のＣ、Ｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗは、各元素の質量％での含有量が代入される。
＜２＞ 前記化学組成が、質量％で、
Ａｌ：０．０００５％～０．０８％、
Ｔｉ：０．０１％～０．２５％、
Ｃｕ：０．０１％～４％、
Ｃｏ：０．０１％～２％、
Ｍｏ：０．０１％～２％、
Ｔａ：０．０１％～１％、
Ｃａ：０．０００５％～０．０２％、
Ｍｇ：０．０００５％～０．０２％、および
ＲＥＭ：０．０００５％～０．０６％、
からなる群から選択される１種または２種以上を満たす、＜１＞に記載のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属。
＜３＞ ＜１＞または＜２＞に記載のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属と、
オーステナイト系耐熱鋼の母材と、を備える、溶接継手。
＜４＞ 前記母材の化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０２％～０．１４％、
Ｓｉ：０．０５％～１％、
Ｍｎ：０．１％～３％、
Ｐ ：０．０４％以下、
Ｓ ：０．００２％以下、
Ｎｉ：２６％～３５％、
Ｃｒ：２０％～２６％、
Ｗ ：１％～７％、
Ｎｂ：０．０１％～１％、
Ｖ ：０．０１％～１％、
Ｎ ：０．１％～０．６％、
Ｂ ：０．０００５％～０．００８％、
ＲＥＭ：０％～０．０６％、
Ｏ ：０．０２％以下、
Ａｌ：０％～０．３％、
Ｔｉ：０％～０．５％、
Ｃｏ：０％～２％、
Ｃｕ：０％～４％、
Ｍｏ：０％～４％、
Ｔａ：０％～１％、
Ｃａ：０％～０．０２％、
Ｍｇ：０％～０．０２％、
残部：Ｆｅおよび不純物である、＜３＞に記載の溶接継手。
＜５＞ 前記母材の化学組成が、質量％で、
ＲＥＭ：０．００３％～０．０６％、
Ａｌ：０．０００５％～０．０８％、
Ｔｉ：０．０１％～０．５％、
Ｃｏ：０．０１％～２％、
Ｃｕ：０．０１％～４％、
Ｍｏ：０．０１％～４％、
Ｔａ：０．０１％～１％、
Ｃａ：０．０００５％～０．０２％、および
Ｍｇ：０．０００５％～０．０２％、
からなる群から選択される１種または２種以上を満たす、＜４＞に記載の溶接継手。
＜６＞ 化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０６％～０．１４％、
Ｓｉ：０．１％～０．４％、
Ｍｎ：０．１％～１．２％、
Ｐ ：０．０１％以下、
Ｓ ：０．００３％以下、
Ｎｉ：２５％～３５％、
Ｃｒ：２０％～２４％、
Ｗ ：４．５％を超え７．５％以下、
Ｎｂ：０．５％を超え１．０％以下、
Ｖ ：０．０５％～０．３７％、
Ｎ ：０．１％～０．３５％、
Ｏ ：０．０８％以下、
Ｂ ：０．０００５～０．００５％、
Ａｌ：０％～０．０８％、
Ｔｉ：０％～０．２５％、
Ｃｕ：０％～４％、
Ｃｏ：０％～２％、
Ｍｏ：０％～２％、
Ｔａ：０％～１％、
Ｃａ：０％～０．０２％、
Ｍｇ：０％～０．０２％、
ＲＥＭ：０％～０．０６％、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、かつ、
下記（１）式を満足する、オーステナイト系耐熱鋼用溶接材料。
１４×（Ｃ＋Ｎ）＋１．２×Ｖ＋５．５×Ｎｂ＋０．７×Ｗ≧１０．０ ・・・（１）
式（１）中のＣ、Ｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗは、各元素の質量％での含有量が代入される。
＜７＞ 前記化学組成が、質量％で、
Ａｌ：０．０００５％～０．０８％、
Ｔｉ：０．０１％～０．２５％、
Ｃｕ：０．０１％～４％、
Ｃｏ：０．０１％～２％、
Ｍｏ：０．０１％～２％、
Ｔａ：０．０１％～１％、
Ｃａ：０．０００５％～０．０２％、
Ｍｇ：０．０００５％～０．０２％、および
ＲＥＭ：０．０００５％～０．０６％、
からなる群から選択される１種または２種以上を満たす、＜６＞に記載のオーステナイト系耐熱鋼用溶接材料。
＜１＞ 化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０６％～０．１４％、
Ｓｉ：０．１％～０．６％、
Ｍｎ：０．１％～１．８％、
Ｐ ：０．０２５％以下、
Ｓ ：０．００３％以下、
Ｎｉ：２５％～３５％、
Ｃｒ：２０％～２４％、
Ｗ ：４．５％を超え７．５％以下、
Ｎｂ：０．５％を超え１．０％以下、
Ｖ ：０．０５％～０．４０％、
Ｎ ：０．１％～０．３５％、
Ｏ ：０．０８％以下、
Ｂ ：０．０００５～０．００５％、
Ａｌ：０％～０．０８％、
Ｔｉ：０％～０．２５％、
Ｃｕ：０％～４％、
Ｃｏ：０％～２％、
Ｍｏ：０％～２％、
Ｔａ：０％～１％、
Ｃａ：０％～０．０２％、
Ｍｇ：０％～０．０２％、
ＲＥＭ：０％～０．０６％、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、かつ、
下記（１）式を満足する、オーステナイト系耐熱鋼溶接金属。
１４×（Ｃ＋Ｎ）＋１．２×Ｖ＋５．５×Ｎｂ＋０．７×Ｗ≧１０．０ ・・・（１）
式（１）中のＣ、Ｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗは、各元素の質量％での含有量が代入される。
＜２＞ 前記化学組成が、質量％で、
Ａｌ：０．０００５％～０．０８％、
Ｔｉ：０．０１％～０．２５％、
Ｃｕ：０．０１％～４％、
Ｃｏ：０．０１％～２％、
Ｍｏ：０．０１％～２％、
Ｔａ：０．０１％～１％、
Ｃａ：０．０００５％～０．０２％、
Ｍｇ：０．０００５％～０．０２％、および
ＲＥＭ：０．０００５％～０．０６％、
からなる群から選択される１種または２種以上を満たす、＜１＞に記載のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属。
＜３＞ ＜１＞または＜２＞に記載のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属と、
オーステナイト系耐熱鋼の母材と、を備える、溶接継手。
＜４＞ 前記母材の化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０２％～０．１４％、
Ｓｉ：０．０５％～１％、
Ｍｎ：０．１％～３％、
Ｐ ：０．０４％以下、
Ｓ ：０．００２％以下、
Ｎｉ：２６％～３５％、
Ｃｒ：２０％～２６％、
Ｗ ：１％～７％、
Ｎｂ：０．０１％～１％、
Ｖ ：０．０１％～１％、
Ｎ ：０．１％～０．６％、
Ｂ ：０．０００５％～０．００８％、
ＲＥＭ：０％～０．０６％、
Ｏ ：０．０２％以下、
Ａｌ：０％～０．３％、
Ｔｉ：０％～０．５％、
Ｃｏ：０％～２％、
Ｃｕ：０％～４％、
Ｍｏ：０％～４％、
Ｔａ：０％～１％、
Ｃａ：０％～０．０２％、
Ｍｇ：０％～０．０２％、
残部：Ｆｅおよび不純物である、＜３＞に記載の溶接継手。
＜５＞ 前記母材の化学組成が、質量％で、
ＲＥＭ：０．００３％～０．０６％、
Ａｌ：０．０００５％～０．０８％、
Ｔｉ：０．０１％～０．５％、
Ｃｏ：０．０１％～２％、
Ｃｕ：０．０１％～４％、
Ｍｏ：０．０１％～４％、
Ｔａ：０．０１％～１％、
Ｃａ：０．０００５％～０．０２％、および
Ｍｇ：０．０００５％～０．０２％、
からなる群から選択される１種または２種以上を満たす、＜４＞に記載の溶接継手。
＜６＞ 化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０６％～０．１４％、
Ｓｉ：０．１％～０．４％、
Ｍｎ：０．１％～１．２％、
Ｐ ：０．０１％以下、
Ｓ ：０．００３％以下、
Ｎｉ：２５％～３５％、
Ｃｒ：２０％～２４％、
Ｗ ：４．５％を超え７．５％以下、
Ｎｂ：０．５％を超え１．０％以下、
Ｖ ：０．０５％～０．３７％、
Ｎ ：０．１％～０．３５％、
Ｏ ：０．０８％以下、
Ｂ ：０．０００５～０．００５％、
Ａｌ：０％～０．０８％、
Ｔｉ：０％～０．２５％、
Ｃｕ：０％～４％、
Ｃｏ：０％～２％、
Ｍｏ：０％～２％、
Ｔａ：０％～１％、
Ｃａ：０％～０．０２％、
Ｍｇ：０％～０．０２％、
ＲＥＭ：０％～０．０６％、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、かつ、
下記（１）式を満足する、オーステナイト系耐熱鋼用溶接材料。
１４×（Ｃ＋Ｎ）＋１．２×Ｖ＋５．５×Ｎｂ＋０．７×Ｗ≧１０．０ ・・・（１）
式（１）中のＣ、Ｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗは、各元素の質量％での含有量が代入される。
＜７＞ 前記化学組成が、質量％で、
Ａｌ：０．０００５％～０．０８％、
Ｔｉ：０．０１％～０．２５％、
Ｃｕ：０．０１％～４％、
Ｃｏ：０．０１％～２％、
Ｍｏ：０．０１％～２％、
Ｔａ：０．０１％～１％、
Ｃａ：０．０００５％～０．０２％、
Ｍｇ：０．０００５％～０．０２％、および
ＲＥＭ：０．０００５％～０．０６％、
からなる群から選択される１種または２種以上を満たす、＜６＞に記載のオーステナイト系耐熱鋼用溶接材料。
本開示によれば、耐溶接割れ性、引張強度、およびクリープ破断強度に優れるオーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびそれを有する溶接継手、ならびに、高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼を溶接して耐溶接割れ性、引張強度、およびクリープ破断強度に優れるオーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびそれを有する溶接継手を得るのに好適な溶接材料が提供される。
本開示の一例である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、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また、「～」の前後に記載される数値に「超」または「未満」が付されている場合の数値範囲は、これら数値を下限値または上限値として含まない範囲を意味する。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値または下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値または下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、成分組成の元素の含有量は、元素量（例えば、Ｃ量、Ｓｉ量等）と表記する場合がある。
また、成分組成の元素の含有量について、「％」は「質量％」を意味する。
なお、本明細書中において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また、「～」の前後に記載される数値に「超」または「未満」が付されている場合の数値範囲は、これら数値を下限値または上限値として含まない範囲を意味する。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値または下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値または下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、成分組成の元素の含有量は、元素量（例えば、Ｃ量、Ｓｉ量等）と表記する場合がある。
また、成分組成の元素の含有量について、「％」は「質量％」を意味する。
本発明者らは、ＷやＮｂを含有させた高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼に関して、種々の検討を実施した結果、以下の事項が判明した。
７００℃を超える高温で必要なクリープ破断強度を確保するには、高含有量のＷを添加させる必要があり、Ｎｂ、Ｗ等の固溶強化元素を増量させることで、引張強度およびクリープ破断強度が向上する。しかし、Ｗが多過ぎるとσ相が析出して脆化し易くなるため、Ｎｂ量を多くすることが有効である。
Ｎｂ、Ｗのほか、Ｃ、Ｎ、Ｖが、引張強度およびクリープ破断強度の向上に寄与し、引張強度およびクリープ破断強度に対する各元素の寄与に応じて係数付けした下記式（１）を満足することで、引張強度およびクリープ破断強度を効果的に向上させることができる。
１４×（Ｃ＋Ｎ）＋１．２×Ｖ＋５．５×Ｎｂ＋０．７×Ｗ≧１０ ・・・（１）
（以下、「ｆｓ＝１４×（Ｃ＋Ｎ）＋１．２×Ｖ＋５．５×Ｎｂ＋０．７×Ｗ」とし、式ｆｓにおいて各元素の質量％での含有量を代入して算出される値を「ｆｓ値」と称する場合がある。）
引張強度は常温での強さの指標であり、ｆｓ値に関係する各元素の固溶強化によって引張強度が向上すると考えられる。一方、クリープ破断強度は高温での強さの指標であり、高温で生じた炭化物、窒化物などの析出物による析出強化によって向上すると考えられる。
７００℃を超える高温で必要なクリープ破断強度を確保するには、高含有量のＷを添加させる必要があり、Ｎｂ、Ｗ等の固溶強化元素を増量させることで、引張強度およびクリープ破断強度が向上する。しかし、Ｗが多過ぎるとσ相が析出して脆化し易くなるため、Ｎｂ量を多くすることが有効である。
Ｎｂ、Ｗのほか、Ｃ、Ｎ、Ｖが、引張強度およびクリープ破断強度の向上に寄与し、引張強度およびクリープ破断強度に対する各元素の寄与に応じて係数付けした下記式（１）を満足することで、引張強度およびクリープ破断強度を効果的に向上させることができる。
１４×（Ｃ＋Ｎ）＋１．２×Ｖ＋５．５×Ｎｂ＋０．７×Ｗ≧１０ ・・・（１）
（以下、「ｆｓ＝１４×（Ｃ＋Ｎ）＋１．２×Ｖ＋５．５×Ｎｂ＋０．７×Ｗ」とし、式ｆｓにおいて各元素の質量％での含有量を代入して算出される値を「ｆｓ値」と称する場合がある。）
引張強度は常温での強さの指標であり、ｆｓ値に関係する各元素の固溶強化によって引張強度が向上すると考えられる。一方、クリープ破断強度は高温での強さの指標であり、高温で生じた炭化物、窒化物などの析出物による析出強化によって向上すると考えられる。
＜溶接金属および溶接材料＞
本開示において、オーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびオーステナイト系耐熱鋼用溶接材料の化学組成を限定する理由は次のとおりである。
本開示において、オーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびオーステナイト系耐熱鋼用溶接材料の化学組成を限定する理由は次のとおりである。
なお、本開示において、溶接金属の化学組成は、溶接金属のうち母材の希釈の影響が顕著ではない部分の化学組成を定量したものとする。溶接金属の化学組成は、より具体的には、溶接金属の中央部付近の化学組成を定量したものとし、可能な場合には、フュージョンラインから０．５ｍｍ以上離れた部分の化学組成を定量したものとする。また、「不純物」とはオーステナイト系耐熱鋼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。
Ｃ：０．０６％～０．１４％（溶接金属）
０．０６％～０．１４％（溶接材料）
炭素（Ｃ）は、オーステナイト組織を安定にするとともに、微細な炭化物を形成し、高温使用中のクリープ強度を向上させる。これらの効果を十分に得るために、Ｃは０．０６％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｃ含有量が過剰である場合、溶接金属中に炭化物が多量に存在するため、延性および靭性が低下する。そのため、溶接金属および溶接材料ともに、Ｃ含有量の上限は０．１４％以下とする。Ｃ含有量の下限は、望ましくは０．０７％以上であり、さらに望ましくは０．０８％以上である。Ｃ含有量の上限は、望ましくは０．１３％以下であり、さらに望ましくは０．１２％以下である。
０．０６％～０．１４％（溶接材料）
炭素（Ｃ）は、オーステナイト組織を安定にするとともに、微細な炭化物を形成し、高温使用中のクリープ強度を向上させる。これらの効果を十分に得るために、Ｃは０．０６％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｃ含有量が過剰である場合、溶接金属中に炭化物が多量に存在するため、延性および靭性が低下する。そのため、溶接金属および溶接材料ともに、Ｃ含有量の上限は０．１４％以下とする。Ｃ含有量の下限は、望ましくは０．０７％以上であり、さらに望ましくは０．０８％以上である。Ｃ含有量の上限は、望ましくは０．１３％以下であり、さらに望ましくは０．１２％以下である。
Ｓｉ：０．１％～０．６％（溶接金属）
０．１％～０．４％（溶接材料）
ケイ素（Ｓｉ）は、脱酸作用を有するとともに、高温での耐食性および耐酸化性の向上に有効な元素である。その効果を得るために、Ｓｉは０．１％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｓｉが過剰に含有された場合には、組織安定上、Ｃｒ、ＮｉおよびＮからなる窒化物が析出し、母相中の固溶窒素量低下が生じ、クリープ強度の低下を招く。そのため、Ｓｉ含有量の上限は、溶接金属では０．６％以下、溶接材料で０．４％以下とする。Ｓｉ含有量の下限は、溶接金属および溶接材料ともに、望ましくは０．１２％以上であり、さらに望ましくは０．１５％以上である。溶接金属のＳｉ含有量の上限は、望ましくは０．５８％以下であり、さらに望ましくは０．５５％以下であり、さらに望ましくは０．４０％以下である。溶接材料のＳｉ含有量の上限は、望ましくは０．３８％以下であり、さらに望ましくは０．３５％以下である。
０．１％～０．４％（溶接材料）
ケイ素（Ｓｉ）は、脱酸作用を有するとともに、高温での耐食性および耐酸化性の向上に有効な元素である。その効果を得るために、Ｓｉは０．１％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｓｉが過剰に含有された場合には、組織安定上、Ｃｒ、ＮｉおよびＮからなる窒化物が析出し、母相中の固溶窒素量低下が生じ、クリープ強度の低下を招く。そのため、Ｓｉ含有量の上限は、溶接金属では０．６％以下、溶接材料で０．４％以下とする。Ｓｉ含有量の下限は、溶接金属および溶接材料ともに、望ましくは０．１２％以上であり、さらに望ましくは０．１５％以上である。溶接金属のＳｉ含有量の上限は、望ましくは０．５８％以下であり、さらに望ましくは０．５５％以下であり、さらに望ましくは０．４０％以下である。溶接材料のＳｉ含有量の上限は、望ましくは０．３８％以下であり、さらに望ましくは０．３５％以下である。
Ｍｎ：０．１％～１．８％（溶接金属）
０．１％～１．２％（溶接材料）
マンガン（Ｍｎ）は、Ｓｉと同様、脱酸作用を有する。また、Ｍｎは、オーステナイト組織を安定にし、クリープ強度の向上に寄与する。これらの効果を得るために、Ｍｎは０．１％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｍｎ含有量が過剰になると脆化を招き、さらに、クリープ延性の低下も生じる。また、溶接材料にＭｎが含まれる場合、溶接時の凝固割れ感受性が高まる。そのため、Ｍｎ含有量の上限は、溶接金属では１．８％以下、溶接材料では１．２％以下とする。Ｍｎ含有量の下限は、溶接金属および溶接材料ともに、望ましくは０．１５％以上であり、さらに望ましくは０．２％以上である。溶接金属のＭｎ含有量の上限は、望ましくは１．６％以下であり、さらに望ましくは１．４％以下である。溶接材料のＭｎ含有量の上限は、望ましくは１．１％以下であり、さらに望ましくは１．０％以下である。
０．１％～１．２％（溶接材料）
マンガン（Ｍｎ）は、Ｓｉと同様、脱酸作用を有する。また、Ｍｎは、オーステナイト組織を安定にし、クリープ強度の向上に寄与する。これらの効果を得るために、Ｍｎは０．１％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｍｎ含有量が過剰になると脆化を招き、さらに、クリープ延性の低下も生じる。また、溶接材料にＭｎが含まれる場合、溶接時の凝固割れ感受性が高まる。そのため、Ｍｎ含有量の上限は、溶接金属では１．８％以下、溶接材料では１．２％以下とする。Ｍｎ含有量の下限は、溶接金属および溶接材料ともに、望ましくは０．１５％以上であり、さらに望ましくは０．２％以上である。溶接金属のＭｎ含有量の上限は、望ましくは１．６％以下であり、さらに望ましくは１．４％以下である。溶接材料のＭｎ含有量の上限は、望ましくは１．１％以下であり、さらに望ましくは１．０％以下である。
Ｐ：０．０２５％以下（溶接金属）
０．０１％以下（溶接材料）
リン（Ｐ）は、不純物として含まれ、クリープ延性を低下させる元素である。また、溶接材料として用いられる場合、Ｐは溶接時の凝固割れ感受性を高める。そのため、Ｐの含有量に上限を設けて、溶接金属では０．０２５％以下、溶接材料では０．０１％以下とする。溶接金属のＰ含有量の上限は、望ましくは０．０２３％以下、さらに望ましくは０．０２０％以下である。溶接材料のＰ含有量の上限は、望ましくは０．００８％以下、さらに望ましくは０．００６％以下である。なお、Ｐ含有量は可能な限り低減することが望ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招く。そのため、Ｐ含有量の下限は、溶接金属および溶接材料ともに、望ましくは０．０００５％以上、さらに望ましくは０．０００８％以上である。
０．０１％以下（溶接材料）
リン（Ｐ）は、不純物として含まれ、クリープ延性を低下させる元素である。また、溶接材料として用いられる場合、Ｐは溶接時の凝固割れ感受性を高める。そのため、Ｐの含有量に上限を設けて、溶接金属では０．０２５％以下、溶接材料では０．０１％以下とする。溶接金属のＰ含有量の上限は、望ましくは０．０２３％以下、さらに望ましくは０．０２０％以下である。溶接材料のＰ含有量の上限は、望ましくは０．００８％以下、さらに望ましくは０．００６％以下である。なお、Ｐ含有量は可能な限り低減することが望ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招く。そのため、Ｐ含有量の下限は、溶接金属および溶接材料ともに、望ましくは０．０００５％以上、さらに望ましくは０．０００８％以上である。
Ｓ：０．００３％以下（溶接金属）
０．００３％以下（溶接材料）
硫黄（Ｓ）は、Ｐと同様に、不純物として含まれ、高温での使用初期に溶接金属の柱状晶境界に偏析して靭性を低下させる。さらに、溶接時の凝固割れ感受性をも高める。これらを安定して抑制するためには、Ｓの含有量にも上限を設けて０．００３％以下とする必要がある。Ｓ含有量は、望ましくは０．００２５％以下、さらに望ましくは０．００２％以下である。なお、Ｓの含有量は可能な限り低減することが望ましいが、極度の低減は溶接材料の製造コストの増大を招く。そのため、Ｓ含有量の下限は、溶接金属および溶接材料ともに、望ましくは０．０００１％以上、さらに望ましくは０．０００２％以上である。
０．００３％以下（溶接材料）
硫黄（Ｓ）は、Ｐと同様に、不純物として含まれ、高温での使用初期に溶接金属の柱状晶境界に偏析して靭性を低下させる。さらに、溶接時の凝固割れ感受性をも高める。これらを安定して抑制するためには、Ｓの含有量にも上限を設けて０．００３％以下とする必要がある。Ｓ含有量は、望ましくは０．００２５％以下、さらに望ましくは０．００２％以下である。なお、Ｓの含有量は可能な限り低減することが望ましいが、極度の低減は溶接材料の製造コストの増大を招く。そのため、Ｓ含有量の下限は、溶接金属および溶接材料ともに、望ましくは０．０００１％以上、さらに望ましくは０．０００２％以上である。
Ｎｉ：２５％～３５％（溶接金属）
２５％～３５％（溶接材料）
ニッケル（Ｎｉ）は、長時間使用時のオーステナイト組織の安定性を高め、クリープ強度の向上に寄与する。その効果を十分に得るために、溶接金属および溶接材料ともに、２５％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｎｉは高価な元素であり、多量の含有はコストの増大を招く。そのため、Ｎｉ含有量には上限を設けて、溶接金属および溶接材料ともに、３５％以下とする。溶接金属のＮｉ含有量の下限は、望ましくは２５．５％以上であり、さらに望ましくは２６％以上である。溶接材料のＮｉ含有量の下限は、望ましくは２６％以上であり、さらに望ましくは２７％以上である。Ｎｉ含有量の上限は、溶接金属および溶接材料ともに、望ましくは３４．５％以下であり、さらに望ましくは３４％以下である。
２５％～３５％（溶接材料）
ニッケル（Ｎｉ）は、長時間使用時のオーステナイト組織の安定性を高め、クリープ強度の向上に寄与する。その効果を十分に得るために、溶接金属および溶接材料ともに、２５％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｎｉは高価な元素であり、多量の含有はコストの増大を招く。そのため、Ｎｉ含有量には上限を設けて、溶接金属および溶接材料ともに、３５％以下とする。溶接金属のＮｉ含有量の下限は、望ましくは２５．５％以上であり、さらに望ましくは２６％以上である。溶接材料のＮｉ含有量の下限は、望ましくは２６％以上であり、さらに望ましくは２７％以上である。Ｎｉ含有量の上限は、溶接金属および溶接材料ともに、望ましくは３４．５％以下であり、さらに望ましくは３４％以下である。
Ｃｒ：２０％～２４％（溶接金属）
２０％～２４％（溶接材料）
クロム（Ｃｒ）は、高温での耐酸化性および耐食性の確保のために必須の元素である。また、微細な炭化物を形成してクリープ強度の確保にも寄与する。十分にその効果を得るために、Ｃｒは２０％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｃｒ含有量が２４％を超えると、高温でのオーステナイト組織の安定性が劣化して著しいクリープ強度の低下を招く。したがって、Ｃｒ含有量は、溶接金属および溶接材料ともに、２０％～２４％とする。Ｃｒ含有量の下限は、望ましくは２０．５％以上であり、さらに望ましくは２１％以上である。Ｃｒ含有量の上限は、望ましくは２３．５％以下であり、さらに望ましくは２３％以下である。
２０％～２４％（溶接材料）
クロム（Ｃｒ）は、高温での耐酸化性および耐食性の確保のために必須の元素である。また、微細な炭化物を形成してクリープ強度の確保にも寄与する。十分にその効果を得るために、Ｃｒは２０％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｃｒ含有量が２４％を超えると、高温でのオーステナイト組織の安定性が劣化して著しいクリープ強度の低下を招く。したがって、Ｃｒ含有量は、溶接金属および溶接材料ともに、２０％～２４％とする。Ｃｒ含有量の下限は、望ましくは２０．５％以上であり、さらに望ましくは２１％以上である。Ｃｒ含有量の上限は、望ましくは２３．５％以下であり、さらに望ましくは２３％以下である。
Ｗ：４．５％を超え７．５％以下（溶接金属）
４．５％を超え７．５％以下（溶接材料）
タングステン（Ｗ）は、マトリックスに固溶して、高温でのクリープ強度および引張強度の向上に大きく寄与する元素である。その効果を十分に発揮させるために、Ｗは少なくとも４．５％を超えた含有が必要である。しかしながら、Ｗは高価な元素であるため、Ｗの過剰の含有はコストの増大を招くとともに、組織安定性が低下する。そのため、溶接金属および溶接材料ともに、Ｗ含有量の上限は７．５％以下とする。Ｗ含有量の下限は、望ましくは４．７％以上であり、さらに望ましくは５％以上であり、さらに望ましくは５．５％以上である。Ｗ含有量の上限は、望ましくは７．３％以下であり、さらに望ましくは７％以下である。
４．５％を超え７．５％以下（溶接材料）
タングステン（Ｗ）は、マトリックスに固溶して、高温でのクリープ強度および引張強度の向上に大きく寄与する元素である。その効果を十分に発揮させるために、Ｗは少なくとも４．５％を超えた含有が必要である。しかしながら、Ｗは高価な元素であるため、Ｗの過剰の含有はコストの増大を招くとともに、組織安定性が低下する。そのため、溶接金属および溶接材料ともに、Ｗ含有量の上限は７．５％以下とする。Ｗ含有量の下限は、望ましくは４．７％以上であり、さらに望ましくは５％以上であり、さらに望ましくは５．５％以上である。Ｗ含有量の上限は、望ましくは７．３％以下であり、さらに望ましくは７％以下である。
Ｎｂ：０．５％を超え１．０％以下（溶接金属）
０．５％を超え１．０％以下（溶接材料）
ニオブ（Ｎｂ）は、炭素および窒素との親和力が強く、微細な炭窒化物として粒内に析出し、溶接金属の高温でのクリープ強度および引張強度の向上に寄与する。その効果を十分に得るために、Ｎｂは０．５％以上含有させる。しかしながら、Ｎｂの含有量が過剰になると、高温での使用初期の析出量が増加し、靭性の低下を招くほか、溶接割れが発生し易くなる。そのため、Ｎｂ含有量の上限は１．０％以下とする。
クリープ強度および引張強度確保の観点から、Ｎｂ含有量の下限は、溶接金属および溶接材料ともに、望ましくは０．５５％以上であり、さらに望ましくは０．６０％以上である。
靭性低下抑制および溶接割れ抑制の観点から、溶接金属および溶接材料ともにＮｂ含有量の上限は、望ましくは０．９５％以下であり、さらに望ましくは０．９０％以下である。
０．５％を超え１．０％以下（溶接材料）
ニオブ（Ｎｂ）は、炭素および窒素との親和力が強く、微細な炭窒化物として粒内に析出し、溶接金属の高温でのクリープ強度および引張強度の向上に寄与する。その効果を十分に得るために、Ｎｂは０．５％以上含有させる。しかしながら、Ｎｂの含有量が過剰になると、高温での使用初期の析出量が増加し、靭性の低下を招くほか、溶接割れが発生し易くなる。そのため、Ｎｂ含有量の上限は１．０％以下とする。
クリープ強度および引張強度確保の観点から、Ｎｂ含有量の下限は、溶接金属および溶接材料ともに、望ましくは０．５５％以上であり、さらに望ましくは０．６０％以上である。
靭性低下抑制および溶接割れ抑制の観点から、溶接金属および溶接材料ともにＮｂ含有量の上限は、望ましくは０．９５％以下であり、さらに望ましくは０．９０％以下である。
Ｖ：０．０５％～０．４０％（溶接金属）
０．０５％～０．３７％（溶接材料）
バナジウム（Ｖ）は、Ｎｂと同様、微細な炭窒化物を形成するが、Ｎｂに比べて、炭素および窒素との親和力が弱い。そのため、Ｖは使用初期の靭性にＮｂほど影響を与えることなく、溶接金属のクリープ強度の向上に寄与する。この効果を得るために、Ｖは０．０５％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｖを過剰に含有すると多量に析出するとともに、析出物の粗大化が著しくなり、クリープ強度および延性の低下を招く。そのため、Ｖ含有量の上限は、溶接金属では０．４０％以下、溶接材料では０．３７％以下とする。Ｖ含有量の下限は、望ましくは０．０８％以上であり、さらに望ましくは０．１％以上である。溶接金属のＶ含有量の上限は、望ましくは０．３８％以下であり、さらに望ましくは０．３５％以下である。溶接材料のＶ含有量の上限は、望ましくは０．３５％以下であり、さらに望ましくは０．３２％以下である。
０．０５％～０．３７％（溶接材料）
バナジウム（Ｖ）は、Ｎｂと同様、微細な炭窒化物を形成するが、Ｎｂに比べて、炭素および窒素との親和力が弱い。そのため、Ｖは使用初期の靭性にＮｂほど影響を与えることなく、溶接金属のクリープ強度の向上に寄与する。この効果を得るために、Ｖは０．０５％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｖを過剰に含有すると多量に析出するとともに、析出物の粗大化が著しくなり、クリープ強度および延性の低下を招く。そのため、Ｖ含有量の上限は、溶接金属では０．４０％以下、溶接材料では０．３７％以下とする。Ｖ含有量の下限は、望ましくは０．０８％以上であり、さらに望ましくは０．１％以上である。溶接金属のＶ含有量の上限は、望ましくは０．３８％以下であり、さらに望ましくは０．３５％以下である。溶接材料のＶ含有量の上限は、望ましくは０．３５％以下であり、さらに望ましくは０．３２％以下である。
Ｎ：０．１％～０．３５％（溶接金属）
０．１％～０．３５％（溶接材料）
窒素（Ｎ）は、オーステナイト組織を安定にするとともに、固溶強化または析出強化により高温強度の向上に寄与する。その効果を得るために、Ｎは０．１％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｎが０．３５％を超えて含有されると、多量の窒化物が析出して、靭性の低下を招く。そのため、溶接金属および溶接材料ともに、Ｎ含有量は０．１％～０．３５％とする。Ｎ含有量の下限は、望ましくは０．１２％以上であり、さらに望ましくは０．１５％以上である。Ｎ含有量の上限は、望ましくは０．３２％以下であり、さらに望ましくは０．３０％以下である。
０．１％～０．３５％（溶接材料）
窒素（Ｎ）は、オーステナイト組織を安定にするとともに、固溶強化または析出強化により高温強度の向上に寄与する。その効果を得るために、Ｎは０．１％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｎが０．３５％を超えて含有されると、多量の窒化物が析出して、靭性の低下を招く。そのため、溶接金属および溶接材料ともに、Ｎ含有量は０．１％～０．３５％とする。Ｎ含有量の下限は、望ましくは０．１２％以上であり、さらに望ましくは０．１５％以上である。Ｎ含有量の上限は、望ましくは０．３２％以下であり、さらに望ましくは０．３０％以下である。
Ｏ：０．０８％以下（溶接金属）
０．０８％以下（溶接材料）
酸素（Ｏ）は、不純物として溶接金属中および溶接材料中に含有される。しかしながら、Ｏの含有量が過剰になると、靭性および延性の劣化を招く。そのため、溶接金属および溶接材料ともに、Ｏ含有量の上限は０．０８％以下とする。Ｏ含有量の上限は、望ましくは０．０６％以下であり、さらに望ましくは０．０４％以下である。なお、Ｏの含有量について特に下限を設ける必要はないが、極端な低減は製造コストの上昇を招く。そのため、Ｏ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０．０００８％以上である。
０．０８％以下（溶接材料）
酸素（Ｏ）は、不純物として溶接金属中および溶接材料中に含有される。しかしながら、Ｏの含有量が過剰になると、靭性および延性の劣化を招く。そのため、溶接金属および溶接材料ともに、Ｏ含有量の上限は０．０８％以下とする。Ｏ含有量の上限は、望ましくは０．０６％以下であり、さらに望ましくは０．０４％以下である。なお、Ｏの含有量について特に下限を設ける必要はないが、極端な低減は製造コストの上昇を招く。そのため、Ｏ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０．０００８％以上である。
Ｂ：０．０００５％～０．００５％（溶接金属）
０．０００５％～０．００５％（溶接材料）
ホウ素（Ｂ）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。その効果を発揮させるために、Ｂは０．０００５％以上含有させる必要がある。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、溶接金属および溶接材料ともに、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０．００４％以下であり、さらに望ましくは０．００３％以下であり、さらに望ましくは、０．００２％以下である。Ｂ含有量の望ましい下限は０．０００７％以上であり、さらに望ましい下限は０．００１％以上である。
０．０００５％～０．００５％（溶接材料）
ホウ素（Ｂ）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。その効果を発揮させるために、Ｂは０．０００５％以上含有させる必要がある。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、溶接金属および溶接材料ともに、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０．００４％以下であり、さらに望ましくは０．００３％以下であり、さらに望ましくは、０．００２％以下である。Ｂ含有量の望ましい下限は０．０００７％以上であり、さらに望ましい下限は０．００１％以上である。
１４×（Ｃ＋Ｎ）＋１．２×Ｖ＋５．５×Ｎｂ＋０．７×Ｗ≧１０．０（溶接金属）
１４×（Ｃ＋Ｎ）＋１．２×Ｖ＋５．５×Ｎｂ＋０．７×Ｗ≧１０．０（溶接材料）
上述の通り、Ｃ、Ｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗは引張強度およびクリープ破断強度の向上に寄与する。高温でのクリープ破断強度を確保するため、溶接金属および溶接材料ともに、ｆｓ値を１０以上とし、望ましくは１２以上であり、さらに望ましくは１２．５以上である。
なお、ｆｓ値の上限は、各元素の含有量の上限値を代入した値であるが、本発明者らの実験によれば、ｆｓ値が大き過ぎると靭性が低下する傾向がある。そのため、ｆｓ値は、２０以下が好ましく、１８以下がより好ましい。
１４×（Ｃ＋Ｎ）＋１．２×Ｖ＋５．５×Ｎｂ＋０．７×Ｗ≧１０．０（溶接材料）
上述の通り、Ｃ、Ｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗは引張強度およびクリープ破断強度の向上に寄与する。高温でのクリープ破断強度を確保するため、溶接金属および溶接材料ともに、ｆｓ値を１０以上とし、望ましくは１２以上であり、さらに望ましくは１２．５以上である。
なお、ｆｓ値の上限は、各元素の含有量の上限値を代入した値であるが、本発明者らの実験によれば、ｆｓ値が大き過ぎると靭性が低下する傾向がある。そのため、ｆｓ値は、２０以下が好ましく、１８以下がより好ましい。
本実施形態によるオーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびオーステナイト系耐熱鋼用溶接材料の化学組成の残部は、Ｆｅおよび不純物、または、Ｆｅ、後述する選択元素および不純物である。
本実施形態によるオーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびオーステナイト系耐熱鋼用溶接材料は、Ｆｅに代えて、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃａ、Ｍｇ、およびＲＥＭからなる群から選択される１種または２種以上の元素を含有してもよい。これらの元素は、すべて選択元素である。すなわち、本実施形態のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびオーステナイト系耐熱鋼用溶接材料は、これらの元素を含有していなくてもよい。下記に、各成分について説明する。
Ａｌ：０～０．０８％（溶接金属）
０～０．０８％（溶接材料）
アルミニウム（Ａｌ）は、母材の製造時に脱酸剤として含有される場合があり、溶接材料の製造時にも脱酸剤として含有される場合がある。その結果、溶接金属にもＡｌが含有される場合がある。多量のＡｌを含有すると延性が低下する。そのため、Ａｌを含有する場合、溶接金属および溶接材料ともに、Ａｌ含有量の上限は０．０８％以下とする必要がある。Ａｌ含有量の上限は、望ましくは０．０６％以下であり、さらに望ましくは０．０４％以下である。なお、Ａｌ含有量の下限は特に設ける必要はないが、Ａｌ含有量の極端な低減は、製造コストの増大を招く。そのため、Ａｌ含有量の望ましい下限は０．０００５％以上であり、さらには望ましい下限は０．００１％以上である。
０～０．０８％（溶接材料）
アルミニウム（Ａｌ）は、母材の製造時に脱酸剤として含有される場合があり、溶接材料の製造時にも脱酸剤として含有される場合がある。その結果、溶接金属にもＡｌが含有される場合がある。多量のＡｌを含有すると延性が低下する。そのため、Ａｌを含有する場合、溶接金属および溶接材料ともに、Ａｌ含有量の上限は０．０８％以下とする必要がある。Ａｌ含有量の上限は、望ましくは０．０６％以下であり、さらに望ましくは０．０４％以下である。なお、Ａｌ含有量の下限は特に設ける必要はないが、Ａｌ含有量の極端な低減は、製造コストの増大を招く。そのため、Ａｌ含有量の望ましい下限は０．０００５％以上であり、さらには望ましい下限は０．００１％以上である。
Ｔｉ：０％～０．２５％（溶接金属）
０％～０．２５％（溶接材料）
チタン（Ｔｉ）は、ＮｂおよびＶと同様、微細な炭窒化物を形成して、高温でのクリープ強度および引張強度の向上に寄与する。そのため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｔｉ含有量が過剰になると、Ｎｂと同様に使用初期に多量に析出し、靭性の低下を招く。そのため、Ｔｉを含有する場合、溶接金属および溶接材料ともに、Ｔｉ含有量の上限は、０．２５％以下とする。Ｔｉ含有量の上限は、望ましくは０．２３％以下であり、さらに望ましくは０．２％以下である。Ｔｉ含有量の下限は、望ましくは０．００５％以上であり、さらに望ましくは０．０１％以上である。
０％～０．２５％（溶接材料）
チタン（Ｔｉ）は、ＮｂおよびＶと同様、微細な炭窒化物を形成して、高温でのクリープ強度および引張強度の向上に寄与する。そのため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｔｉ含有量が過剰になると、Ｎｂと同様に使用初期に多量に析出し、靭性の低下を招く。そのため、Ｔｉを含有する場合、溶接金属および溶接材料ともに、Ｔｉ含有量の上限は、０．２５％以下とする。Ｔｉ含有量の上限は、望ましくは０．２３％以下であり、さらに望ましくは０．２％以下である。Ｔｉ含有量の下限は、望ましくは０．００５％以上であり、さらに望ましくは０．０１％以上である。
Ｃｕ：０％～４％（溶接金属）
０％～４％（溶接材料）
銅（Ｃｕ）は、オーステナイト組織の安定性を高めるとともに、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、溶接金属および溶接材料ともに、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％以下であり、さらに望ましくは３．５％以下である。Ｃｕ含有量の下限は、望ましくは０．０１％以上であり、さらに望ましくは０．０３％以上である。
０％～４％（溶接材料）
銅（Ｃｕ）は、オーステナイト組織の安定性を高めるとともに、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、溶接金属および溶接材料ともに、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％以下であり、さらに望ましくは３．５％以下である。Ｃｕ含有量の下限は、望ましくは０．０１％以上であり、さらに望ましくは０．０３％以上である。
Ｃｏ：０％～２％（溶接金属）
０％～２％（溶接材料）
コバルト（Ｃｏ）は、ＮｉおよびＣｕと同様、オーステナイト生成元素であり、オーステナイト組織の安定性を高めてクリープ強度の向上に寄与する。しかしながら、Ｃｏは、極めて高価な元素であるため、Ｃｏの過剰の含有は大幅なコスト増を招く。そのため、Ｃｏを含有する場合、溶接金属および溶接材料ともに、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％以下であり、さらに望ましくは１．５％以下である。Ｃｏ含有量の下限は、望ましくは０．０１％以上であり、さらに望ましくは０．０３％以上である。
０％～２％（溶接材料）
コバルト（Ｃｏ）は、ＮｉおよびＣｕと同様、オーステナイト生成元素であり、オーステナイト組織の安定性を高めてクリープ強度の向上に寄与する。しかしながら、Ｃｏは、極めて高価な元素であるため、Ｃｏの過剰の含有は大幅なコスト増を招く。そのため、Ｃｏを含有する場合、溶接金属および溶接材料ともに、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％以下であり、さらに望ましくは１．５％以下である。Ｃｏ含有量の下限は、望ましくは０．０１％以上であり、さらに望ましくは０．０３％以上である。
Ｍｏ：０％～２％（溶接金属）
０％～２％（溶接材料）
モリブデン（Ｍｏ）は、Ｗと同様、マトリックスに固溶して高温でのクリープ強度および引張強度の向上に寄与する。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、溶接金属および溶接材料ともに、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％以下であり、さらに望ましくは１．２％以下である。Ｍｏ含有量の下限は、望ましくは０．０１％以上であり、さらに望ましくは０．０３％以上である。
０％～２％（溶接材料）
モリブデン（Ｍｏ）は、Ｗと同様、マトリックスに固溶して高温でのクリープ強度および引張強度の向上に寄与する。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、溶接金属および溶接材料ともに、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％以下であり、さらに望ましくは１．２％以下である。Ｍｏ含有量の下限は、望ましくは０．０１％以上であり、さらに望ましくは０．０３％以上である。
Ｔａ：０％～１％（溶接金属）
０％～１％（溶接材料）
タンタル（Ｔａ）は、炭窒化物を形成するとともに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。一方、Ｔａ含有量が１％を超えると、鋼の加工性や機械的性質が損なわれる。そのため、Ｔａを含有する場合、溶接金属および溶接材料ともに、Ｔａ含有量の上限は１％以下とする。Ｔａ含有量の下限は、望ましくは０．００１％以上であり、さらに望ましくは０．００５％以上であり、さらに望ましくは０．０１％以上である。Ｔａ含有量の上限は、望ましくは０．７％以下であり、さらに望ましくは０．６％以下である。
０％～１％（溶接材料）
タンタル（Ｔａ）は、炭窒化物を形成するとともに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。一方、Ｔａ含有量が１％を超えると、鋼の加工性や機械的性質が損なわれる。そのため、Ｔａを含有する場合、溶接金属および溶接材料ともに、Ｔａ含有量の上限は１％以下とする。Ｔａ含有量の下限は、望ましくは０．００１％以上であり、さらに望ましくは０．００５％以上であり、さらに望ましくは０．０１％以上である。Ｔａ含有量の上限は、望ましくは０．７％以下であり、さらに望ましくは０．６％以下である。
Ｃａ：０％～０．０２％（溶接金属）
０％～０．０２％（溶接材料）
カルシウム（Ｃａ）は、熱間変形能を改善する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。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、溶接金属および溶接材料ともに、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％以下であり、さらに望ましくは０．０１％以下である。Ｃａ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上であり、さらに望ましくは０．００１％以上である。
０％～０．０２％（溶接材料）
カルシウム（Ｃａ）は、熱間変形能を改善する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。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、溶接金属および溶接材料ともに、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％以下であり、さらに望ましくは０．０１％以下である。Ｃａ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上であり、さらに望ましくは０．００１％以上である。
Ｍｇ：０％～０．０２％（溶接金属）
０％～０．０２％（溶接材料）
マグネシウム（Ｍｇ）は、Ｃａと同様、熱間変形能を改善する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。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、溶接金属および溶接材料ともに、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％以下であり、さらに望ましくは０．０１％以下である。Ｍｇ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上であり、さらに望ましくは０．００１％以上である。
０％～０．０２％（溶接材料）
マグネシウム（Ｍｇ）は、Ｃａと同様、熱間変形能を改善する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。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、溶接金属および溶接材料ともに、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％以下であり、さらに望ましくは０．０１％以下である。Ｍｇ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上であり、さらに望ましくは０．００１％以上である。
ＲＥＭ：０％～０．０６％（溶接金属）
０％～０．０６％（溶接材料）
希土類元素（ＲＥＭ）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、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、ＲＥＭの過剰の含有は酸素と結合し、清浄性を著しく低下させて、却って熱間加工性を劣化させる。そのため、ＲＥＭを含有する場合、溶接金属および溶接材料ともに、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％以下であり、さらに望ましくは０．０３％以下である。ＲＥＭ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上であり、さらに望ましくは０．００１％以上である。
０％～０．０６％（溶接材料）
希土類元素（ＲＥＭ）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、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、ＲＥＭの過剰の含有は酸素と結合し、清浄性を著しく低下させて、却って熱間加工性を劣化させる。そのため、ＲＥＭを含有する場合、溶接金属および溶接材料ともに、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％以下であり、さらに望ましくは０．０３％以下である。ＲＥＭ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上であり、さらに望ましくは０．００１％以上である。
なお、「ＲＥＭ」とはＳｃ、Ｙ、およ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。そのため、例えば、ＲＥＭは、ＲＥＭの含有量が上記の範囲となるように、ミッシュメタルの形で含有させてもよい。
ＲＥＭは、溶融した状態で安定して存在させることが困難である。そのため、溶接継手の特性の安定性という観点からは、溶接材料にはＲＥＭを含有させないことが好ましい。
本実施形態によるオーステナイト系耐熱鋼用溶接材料は、通常の方法で製造することができる。例えば、上述した溶接材料の化学組成を有する合金を溶解し、インゴットとし、熱間鍛造、熱間圧延、冷間圧延または冷間抽伸、熱処理などの工程を経て、外径数ｍｍ（例えば、１．０ｍｍ～２．４ｍｍ）の線材とすることで、溶接材料が得られる。
本実施形態による溶接金属は、例えば、上述した溶接材料を用いて、オーステナイト系耐熱鋼を溶接することで製造することができる。
＜溶接継手＞
本開示の一実施形態による溶接継手は、上述した溶接金属と、オーステナイト系耐熱鋼の母材とを備える。溶接継手は、具体的には、継手部の溶接金属と、溶接金属を挟むオーステナイト系耐熱鋼からなる二つの母材とを有する。溶接継手の具体的形状、溶接継手を得るための溶接の具体的態様（溶接姿勢）は特に限定されず、例えば、鋼管に開先加工した後に突合せ溶接する場合、厚板に開先加工した後に突合せ溶接する場合などに適用すればよい。
本開示の一実施形態による溶接継手は、上述した溶接金属と、オーステナイト系耐熱鋼の母材とを備える。溶接継手は、具体的には、継手部の溶接金属と、溶接金属を挟むオーステナイト系耐熱鋼からなる二つの母材とを有する。溶接継手の具体的形状、溶接継手を得るための溶接の具体的態様（溶接姿勢）は特に限定されず、例えば、鋼管に開先加工した後に突合せ溶接する場合、厚板に開先加工した後に突合せ溶接する場合などに適用すればよい。
＜母材＞
本施形態による溶接継手の母材は、下記の化学組成を有することが望ましい。
本施形態による溶接継手の母材は、下記の化学組成を有することが望ましい。
Ｃ：０．０２％～０．１４％
炭素（Ｃ）は、オーステナイト組織を安定にするとともに微細な炭化物を形成し、高温使用中のクリープ強度を向上させる。そのため、Ｃ含有量の下限は０．０２％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｃが過剰に含有された場合、炭化物が多量に析出し、クリープ延性および靭性が低下する。そのため、Ｃ含有量の上限は０．１４％以下とすることが望ましい。Ｃ含有量の上限は、さらに望ましくは０．０３％以上であり、さらに望ましくは０．０４％以上である。Ｃ含有量の下限は、さらに望ましくは０．１３％以下であり、さらに望ましくは０．１２％以下である。
炭素（Ｃ）は、オーステナイト組織を安定にするとともに微細な炭化物を形成し、高温使用中のクリープ強度を向上させる。そのため、Ｃ含有量の下限は０．０２％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｃが過剰に含有された場合、炭化物が多量に析出し、クリープ延性および靭性が低下する。そのため、Ｃ含有量の上限は０．１４％以下とすることが望ましい。Ｃ含有量の上限は、さらに望ましくは０．０３％以上であり、さらに望ましくは０．０４％以上である。Ｃ含有量の下限は、さらに望ましくは０．１３％以下であり、さらに望ましくは０．１２％以下である。
Ｓｉ：０．０５％～１％
ケイ素（Ｓｉ）は、脱酸作用を有するとともに、高温での耐食性および耐酸化性の向上に有効な元素である。そのため、Ｓｉ含有量の下限は０．０５％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｓｉが過剰に含有された場合には、組織安定上、Ｃｒ、ＮｉおよびＮからなる窒化物が析出し、母相中の固溶窒素量低下が生じ、クリープ強度の低下を招く。そのため、Ｓｉ含有量の上限は１％以下とすることが望ましい。Ｓｉ含有量の下限は、さらに望ましくは０．０８％以上であり、さらに望ましく０．１％以上である。Ｓｉ含有量の上限は、さらに望ましくは０．８％以下であり、さらに望ましくは０．５％以下である。
ケイ素（Ｓｉ）は、脱酸作用を有するとともに、高温での耐食性および耐酸化性の向上に有効な元素である。そのため、Ｓｉ含有量の下限は０．０５％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｓｉが過剰に含有された場合には、組織安定上、Ｃｒ、ＮｉおよびＮからなる窒化物が析出し、母相中の固溶窒素量低下が生じ、クリープ強度の低下を招く。そのため、Ｓｉ含有量の上限は１％以下とすることが望ましい。Ｓｉ含有量の下限は、さらに望ましくは０．０８％以上であり、さらに望ましく０．１％以上である。Ｓｉ含有量の上限は、さらに望ましくは０．８％以下であり、さらに望ましくは０．５％以下である。
Ｍｎ：０．１％～３％
マンガン（Ｍｎ）は、Ｓｉと同様、脱酸作用を有する。また、Ｍｎは、オーステナイト組織の安定化に寄与する。そのため、Ｍｎ含有量の下限は０．１％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｍｎ含有量が過剰になると脆化を招き、さらに、クリープ延性の低下も生じる。そのため、Ｍｎ含有量の上限は３％以下とすることが望ましい。Ｍｎ含有量の下限は、さらに望ましくは０．３％以上であり、さらに望ましくは０．５％以上である。Ｍｎ含有量の上限は、さらに望ましくは２．５％以下であり、さらに望ましくは２％以下である。
マンガン（Ｍｎ）は、Ｓｉと同様、脱酸作用を有する。また、Ｍｎは、オーステナイト組織の安定化に寄与する。そのため、Ｍｎ含有量の下限は０．１％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｍｎ含有量が過剰になると脆化を招き、さらに、クリープ延性の低下も生じる。そのため、Ｍｎ含有量の上限は３％以下とすることが望ましい。Ｍｎ含有量の下限は、さらに望ましくは０．３％以上であり、さらに望ましくは０．５％以上である。Ｍｎ含有量の上限は、さらに望ましくは２．５％以下であり、さらに望ましくは２％以下である。
Ｐ：０．０４％以下
リン（Ｐ）は、不純物として合金中に含まれ、溶接中に溶接熱影響部の結晶粒界に偏析して、液化割れ感受性を高める。さらに、長時間使用後のクリープ延性も低下させる。そのため、Ｐ含有量の上限は０．０４％以下とすることが望ましい。Ｐ含有量の上限は、さらに望ましくは０．０２８％以下であり、さらに望ましくは０．０２５％以下である。なお、Ｐの含有量は可能な限り低減することが望ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招く。そのため、Ｐ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上、さらに望ましくは０．０００８％以上である。
リン（Ｐ）は、不純物として合金中に含まれ、溶接中に溶接熱影響部の結晶粒界に偏析して、液化割れ感受性を高める。さらに、長時間使用後のクリープ延性も低下させる。そのため、Ｐ含有量の上限は０．０４％以下とすることが望ましい。Ｐ含有量の上限は、さらに望ましくは０．０２８％以下であり、さらに望ましくは０．０２５％以下である。なお、Ｐの含有量は可能な限り低減することが望ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招く。そのため、Ｐ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上、さらに望ましくは０．０００８％以上である。
Ｓ：０．００２％以下
硫黄（Ｓ）は、Ｐと同様に不純物として合金中に含まれ、溶接中に溶接熱影響部の結晶粒界に偏析して液化割れ感受性を高める。そのため、Ｓ含有量の上限は０．００２％以下とすることが望ましい。Ｓ含有量の上限は、さらに望ましくは０．００１８％以下であり、さらに望ましくは０．００１５％以下である。なお、Ｓ含有量は可能な限り低減することが望ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招く。そのため、Ｓ含有量の下限は、さらに望ましくは０．０００１％以上であり、さらに望ましくは０．０００２％以上である。
硫黄（Ｓ）は、Ｐと同様に不純物として合金中に含まれ、溶接中に溶接熱影響部の結晶粒界に偏析して液化割れ感受性を高める。そのため、Ｓ含有量の上限は０．００２％以下とすることが望ましい。Ｓ含有量の上限は、さらに望ましくは０．００１８％以下であり、さらに望ましくは０．００１５％以下である。なお、Ｓ含有量は可能な限り低減することが望ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招く。そのため、Ｓ含有量の下限は、さらに望ましくは０．０００１％以上であり、さらに望ましくは０．０００２％以上である。
Ｎｉ：２６％～３５％
ニッケル（Ｎｉ）は、長時間使用時のオーステナイト組織の安定性を確保し、クリープ強度を確保するための元素である。そのため、Ｎｉ含有量の下限は２６％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｎｉは高価な元素であり、多量の含有はコストの増大を招く。そのため、Ｎｉ含有量の上限は３５％以下とすることが望ましい。Ｎｉ含有量の下限は、さらに望ましくは２７％以上であり、さらに望ましくは２８％以上である。Ｎｉ含有量の上限は、さらに望ましくは３４％以下であり、さらに望ましくは３３％以下である。
ニッケル（Ｎｉ）は、長時間使用時のオーステナイト組織の安定性を確保し、クリープ強度を確保するための元素である。そのため、Ｎｉ含有量の下限は２６％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｎｉは高価な元素であり、多量の含有はコストの増大を招く。そのため、Ｎｉ含有量の上限は３５％以下とすることが望ましい。Ｎｉ含有量の下限は、さらに望ましくは２７％以上であり、さらに望ましくは２８％以上である。Ｎｉ含有量の上限は、さらに望ましくは３４％以下であり、さらに望ましくは３３％以下である。
Ｃｒ：２０％～２６％
クロム（Ｃｒ）は、高温での耐酸化性および耐食性の確保のための元素である。また、微細な炭化物を形成してクリープ強度の確保にも寄与する。そのため、Ｃｒ含有量の下限は２０％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｃｒ含有量が２６％を超えると、高温でのオーステナイト組織の安定性が劣化して、クリープ強度の低下を招く。したがって、Ｃｒの含有量は２０％～２６％とすることが望ましい。Ｃｒ含有量の下限は、さらに望ましくは２０．５％以上であり、さらに望ましくは２１％以上である。Ｃｒ含有量の上限は、望ましくは２５．５％以下であり、さらに望ましくは２５％以下である。
クロム（Ｃｒ）は、高温での耐酸化性および耐食性の確保のための元素である。また、微細な炭化物を形成してクリープ強度の確保にも寄与する。そのため、Ｃｒ含有量の下限は２０％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｃｒ含有量が２６％を超えると、高温でのオーステナイト組織の安定性が劣化して、クリープ強度の低下を招く。したがって、Ｃｒの含有量は２０％～２６％とすることが望ましい。Ｃｒ含有量の下限は、さらに望ましくは２０．５％以上であり、さらに望ましくは２１％以上である。Ｃｒ含有量の上限は、望ましくは２５．５％以下であり、さらに望ましくは２５％以下である。
Ｗ：１％～７％
タングステン（Ｗ）は、マトリックスに固溶して高温でのクリープ強度および引張強度の向上に大きく寄与する元素である。そのため、Ｗ含有量の下限は１％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｗを過剰に含有させても、その効果は飽和するか、場合によってはクリープ強度を低下させる。さらに、Ｗは高価な元素であるため、Ｗの過剰の含有はコストの増大を招く。そのため、Ｗ含有量の上限は７％以下とすることが望ましい。Ｗ含有量の下限は、さらに望ましくは１．２％以上であり、さらに望ましくは１．５％以上である。Ｗ含有量の上限は、望ましくは６．８％以下であり、さらに望ましくは６．５％以下である。
タングステン（Ｗ）は、マトリックスに固溶して高温でのクリープ強度および引張強度の向上に大きく寄与する元素である。そのため、Ｗ含有量の下限は１％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｗを過剰に含有させても、その効果は飽和するか、場合によってはクリープ強度を低下させる。さらに、Ｗは高価な元素であるため、Ｗの過剰の含有はコストの増大を招く。そのため、Ｗ含有量の上限は７％以下とすることが望ましい。Ｗ含有量の下限は、さらに望ましくは１．２％以上であり、さらに望ましくは１．５％以上である。Ｗ含有量の上限は、望ましくは６．８％以下であり、さらに望ましくは６．５％以下である。
Ｎｂ：０．０１％～１％
ニオブ（Ｎｂ）は、微細な炭窒化物として粒内に析出し、高温でのクリープ強度および引張強度の向上に寄与する。そのため、Ｎｂ含有量の下限は０．０１％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｎｂの含有量が過剰になると炭窒化物として多量に析出し、クリープ延性および靭性の低下を招く。そのため、Ｎｂ含有量の上限は１％以下とすることが望ましい。Ｎｂ含有量の下限は、さらに望ましくは０．０５％以上であり、さらに望ましくは０．１％以上である。Ｎｂ含有量の上限は、さらに望ましくは０．９％以下であり、さらに望ましくは０．８％以下である。
ニオブ（Ｎｂ）は、微細な炭窒化物として粒内に析出し、高温でのクリープ強度および引張強度の向上に寄与する。そのため、Ｎｂ含有量の下限は０．０１％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｎｂの含有量が過剰になると炭窒化物として多量に析出し、クリープ延性および靭性の低下を招く。そのため、Ｎｂ含有量の上限は１％以下とすることが望ましい。Ｎｂ含有量の下限は、さらに望ましくは０．０５％以上であり、さらに望ましくは０．１％以上である。Ｎｂ含有量の上限は、さらに望ましくは０．９％以下であり、さらに望ましくは０．８％以下である。
Ｖ：０．０１％～１％
バナジウム（Ｖ）は、Ｎｂと同様、微細な炭窒化物を形成して高温でのクリープ強度および引張強度の向上に寄与する。そのため、Ｖ含有量の下限は０．０１％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｖの含有量が過剰になると多量に析出して、クリープ延性および靭性の低下を招く。そのため、Ｖ含有量の上限は１％以下とすることが望ましい。Ｖ含有量の下限は、さらに望ましくは０．０５％以上であり、さらに望ましくは０．１％以上である。Ｖ含有量の上限は、さらに望ましくは０．９％以下であり、さらに望ましくは０．８％以下である。
バナジウム（Ｖ）は、Ｎｂと同様、微細な炭窒化物を形成して高温でのクリープ強度および引張強度の向上に寄与する。そのため、Ｖ含有量の下限は０．０１％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｖの含有量が過剰になると多量に析出して、クリープ延性および靭性の低下を招く。そのため、Ｖ含有量の上限は１％以下とすることが望ましい。Ｖ含有量の下限は、さらに望ましくは０．０５％以上であり、さらに望ましくは０．１％以上である。Ｖ含有量の上限は、さらに望ましくは０．９％以下であり、さらに望ましくは０．８％以下である。
Ｎ：０．１％～０．６％
窒素（Ｎ）は、オーステナイト組織を安定にするとともに、固溶または窒化物として析出し、高温強度の向上に寄与する。そのため、Ｎ含有量の下限は０．１％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｎが過剰に含有されると、長時間使用中に多量の微細窒化物が粒内に析出して、クリープ延性および靭性の低下も招く。そのため、Ｎの含有量の上限は０．６％以下とすることが望ましい。Ｎ含有量の下限は、望ましくは０．１２％以上であり、さらに望ましくは０．１５％以上である。Ｎ含有量の上限は、望ましくは０．５８％以下であり、さらに望ましくは０．５５％以下である。
窒素（Ｎ）は、オーステナイト組織を安定にするとともに、固溶または窒化物として析出し、高温強度の向上に寄与する。そのため、Ｎ含有量の下限は０．１％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｎが過剰に含有されると、長時間使用中に多量の微細窒化物が粒内に析出して、クリープ延性および靭性の低下も招く。そのため、Ｎの含有量の上限は０．６％以下とすることが望ましい。Ｎ含有量の下限は、望ましくは０．１２％以上であり、さらに望ましくは０．１５％以上である。Ｎ含有量の上限は、望ましくは０．５８％以下であり、さらに望ましくは０．５５％以下である。
Ｂ：０．０００５％～０．００８％
ホウ素（Ｂ）は、粒界炭化物を微細分散させることにより、クリープ強度を向上させるとともに、粒界に偏析して粒界強化に寄与する。そのため、Ｂ含有量の下限は０．０００５％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｂ含有量が過剰になると、溶接中の熱影響部の液化割れ感受性を高める。そのため、Ｂ含有量の上限は０．００８％以下とすることが望ましい。Ｂ含有量の上限は、さらに望ましくは０．００６％以下であり、さらに望ましくは０．００５％以下である。Ｂ含有量の下限は、望ましくは０．０００６％以上であり、さらに望ましくは０．０００８％以上である。
ホウ素（Ｂ）は、粒界炭化物を微細分散させることにより、クリープ強度を向上させるとともに、粒界に偏析して粒界強化に寄与する。そのため、Ｂ含有量の下限は０．０００５％以上とすることが望ましい。しかしながら、Ｂ含有量が過剰になると、溶接中の熱影響部の液化割れ感受性を高める。そのため、Ｂ含有量の上限は０．００８％以下とすることが望ましい。Ｂ含有量の上限は、さらに望ましくは０．００６％以下であり、さらに望ましくは０．００５％以下である。Ｂ含有量の下限は、望ましくは０．０００６％以上であり、さらに望ましくは０．０００８％以上である。
ＲＥＭ：０％～０．０６％
希土類元素（ＲＥＭ）は、製造時の熱間変形能の改善に寄与する。そのため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、ＲＥＭの過剰の含有は酸素と結合し、清浄性を著しく低下させて、逆に熱間変形能を害する。そのため、ＲＥＭ含有量の上限は０．０６％以下とすることが好ましい。ＲＥＭ含有量の上限は、さらに望ましくは０．０４％以下であり、さらに望ましくは０．０３％以下である。ＲＥＭ含有量の下限は、望ましくは０．００３％以上であり、さらに望ましくは０．００５％以上である。
希土類元素（ＲＥＭ）は、製造時の熱間変形能の改善に寄与する。そのため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、ＲＥＭの過剰の含有は酸素と結合し、清浄性を著しく低下させて、逆に熱間変形能を害する。そのため、ＲＥＭ含有量の上限は０．０６％以下とすることが好ましい。ＲＥＭ含有量の上限は、さらに望ましくは０．０４％以下であり、さらに望ましくは０．０３％以下である。ＲＥＭ含有量の下限は、望ましくは０．００３％以上であり、さらに望ましくは０．００５％以上である。
Ｏ：０．０２％以下
酸素（Ｏ）は、不純物として合金中に含まれ、過剰に含有すると熱間加工性が低下するとともに、靭性および延性の劣化を招く。そのため、Ｏ含有量の上限は０．０２％以下とすることが望ましい。Ｏ含有量の上限は、さらに望ましくは０．０１８％以下であり、さらに望ましくは０．０１５％以下である。なお、Ｏ含有量について特に下限を設ける必要はないが、極端な低減は製造コストの上昇を招く。そのため、Ｏ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上であり、さらに望ましくは０．０００８％以上である。
酸素（Ｏ）は、不純物として合金中に含まれ、過剰に含有すると熱間加工性が低下するとともに、靭性および延性の劣化を招く。そのため、Ｏ含有量の上限は０．０２％以下とすることが望ましい。Ｏ含有量の上限は、さらに望ましくは０．０１８％以下であり、さらに望ましくは０．０１５％以下である。なお、Ｏ含有量について特に下限を設ける必要はないが、極端な低減は製造コストの上昇を招く。そのため、Ｏ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上であり、さらに望ましくは０．０００８％以上である。
本実施形態による溶接継手の母材の化学組成の残部は、Ｆｅおよび不純物である。
本実施形態による溶接継手の母材は、Ｆｅに代えて、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃａ、およびＭｇからなる群から選択される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。
Ａｌ：０％～０．３％
アルミニウム（Ａｌ）は、母材の製造時に脱酸剤として含有される場合がある。しかしながら、多量のＡｌを含有すると鋼の清浄性が劣化し、熱間加工性が低下する。そのため、Ａｌ含有量の上限は０．３％以下とすることが望ましい。Ａｌ含有量の上限は、さらに望ましくは０．２５％以下であり、さらに望ましくは０．２％以下である。なお、Ａｌ含有量の下限は特に設ける必要はないが、極端な低減は製造コストの増大を招く。そのため、Ａｌ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上であり、さらに望ましくは０．００１％以上である。
アルミニウム（Ａｌ）は、母材の製造時に脱酸剤として含有される場合がある。しかしながら、多量のＡｌを含有すると鋼の清浄性が劣化し、熱間加工性が低下する。そのため、Ａｌ含有量の上限は０．３％以下とすることが望ましい。Ａｌ含有量の上限は、さらに望ましくは０．２５％以下であり、さらに望ましくは０．２％以下である。なお、Ａｌ含有量の下限は特に設ける必要はないが、極端な低減は製造コストの増大を招く。そのため、Ａｌ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上であり、さらに望ましくは０．００１％以上である。
Ｔｉ：０％～０．５％
チタン（Ｔｉ）は、ＮｂおよびＶと同様、微細な炭窒化物を形成して、高温でのクリープ強度および引張強度の向上に寄与する。そのため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｔｉ含有量が過剰になると、Ｎｂと同様に使用初期に多量に析出し、靭性の低下を招く。そのため、Ｔｉ含有量の上限は、０．５％以下とすることが望ましい。Ｔｉ含有量の上限は、さらに望ましくは０．３％以下であり、さらに望ましくは、０．２％以下である。Ｔｉ含有量の下限は、望ましくは０．０１％以上であり、さらに望ましくは０．０２％以上である。
チタン（Ｔｉ）は、ＮｂおよびＶと同様、微細な炭窒化物を形成して、高温でのクリープ強度および引張強度の向上に寄与する。そのため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｔｉ含有量が過剰になると、Ｎｂと同様に使用初期に多量に析出し、靭性の低下を招く。そのため、Ｔｉ含有量の上限は、０．５％以下とすることが望ましい。Ｔｉ含有量の上限は、さらに望ましくは０．３％以下であり、さらに望ましくは、０．２％以下である。Ｔｉ含有量の下限は、望ましくは０．０１％以上であり、さらに望ましくは０．０２％以上である。
Ｃｏ：０％～２％
コバルト（Ｃｏ）は、ＮｉおよびＣｕと同様、オーステナイト生成元素であり、オーステナイト組織の安定性を高めてクリープ強度の向上に寄与する。そのため、必要に応じて含有させてもよい。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含有量の上限は２％以下とすることが望ましい。Ｃｏ含有量の上限は、さらに望ましくは１．８％以下であり、さらに望ましくは１．５％以下である。Ｃｏ含有量の下限は、望ましくは０．０１％以上であり、さらに望ましくは０．０２％以上である。
コバルト（Ｃｏ）は、ＮｉおよびＣｕと同様、オーステナイト生成元素であり、オーステナイト組織の安定性を高めてクリープ強度の向上に寄与する。そのため、必要に応じて含有させてもよい。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含有量の上限は２％以下とすることが望ましい。Ｃｏ含有量の上限は、さらに望ましくは１．８％以下であり、さらに望ましくは１．５％以下である。Ｃｏ含有量の下限は、望ましくは０．０１％以上であり、さらに望ましくは０．０２％以上である。
Ｃｕ：０％～４％
銅（Ｃｕ）は、オーステナイト組織の安定性を高めるとともに、使用中に微細に析出して、クリープ強度の向上に寄与する。そのため、必要に応じて含有させてもよい。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含有量の上限は４％以下とすることが望ましい。Ｃｕ含有量の上限は、さらに望ましくは３．８％以下であり、さらに望ましくは３．５％以下である。Ｃｕ含有量の下限は、望ましくは０．００５％以上であり、さらに望ましくは０．０１％以上である。
銅（Ｃｕ）は、オーステナイト組織の安定性を高めるとともに、使用中に微細に析出して、クリープ強度の向上に寄与する。そのため、必要に応じて含有させてもよい。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含有量の上限は４％以下とすることが望ましい。Ｃｕ含有量の上限は、さらに望ましくは３．８％以下であり、さらに望ましくは３．５％以下である。Ｃｕ含有量の下限は、望ましくは０．００５％以上であり、さらに望ましくは０．０１％以上である。
Ｍｏ：０％～４％
モリブデン（Ｍｏ）は、Ｗと同様、マトリックスに固溶して高温でのクリープ強度および引張強度の向上に寄与する元素である。そのため、必要に応じて含有させてもよい。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含有量の上限は４％以下とすることが望ましい。Ｍｏ含有量の上限は、さらに望ましくは２％以下であり、さらに望ましくは１．２％以下である。Ｍｏ含有量の下限は、望ましくは０．０１％以上であり、さらに望ましくは０．０３％以上である。
モリブデン（Ｍｏ）は、Ｗと同様、マトリックスに固溶して高温でのクリープ強度および引張強度の向上に寄与する元素である。そのため、必要に応じて含有させてもよい。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含有量の上限は４％以下とすることが望ましい。Ｍｏ含有量の上限は、さらに望ましくは２％以下であり、さらに望ましくは１．２％以下である。Ｍｏ含有量の下限は、望ましくは０．０１％以上であり、さらに望ましくは０．０３％以上である。
Ｔａ：０％～１％
タンタル（Ｔａ）は、炭窒化物を形成するとともに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。そのため、必要に応じて含有させてもよい。一方、Ｔａ含有量が１％を超えると、鋼の加工性や機械的性質が損なわれる。そのため、Ｔａ含有量の上限は１％以下とすることが望ましい。Ｔａ含有量の上限は、さらに望ましくは０．７％以下、さらに望ましくは０．６％以下である。Ｔａ含有量の下限は、望ましくは０．０１％以上であり、さらに望ましくは０．０３％以上である。
タンタル（Ｔａ）は、炭窒化物を形成するとともに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。そのため、必要に応じて含有させてもよい。一方、Ｔａ含有量が１％を超えると、鋼の加工性や機械的性質が損なわれる。そのため、Ｔａ含有量の上限は１％以下とすることが望ましい。Ｔａ含有量の上限は、さらに望ましくは０．７％以下、さらに望ましくは０．６％以下である。Ｔａ含有量の下限は、望ましくは０．０１％以上であり、さらに望ましくは０．０３％以上である。
Ｃａ：０％～０．０２％
カルシウム（Ｃａ）は、熱間変形能を改善する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。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含有量の上限は０．０２％以下とすることが望ましい。Ｃａ含有量の上限は、さらに望ましくは０．０１５％以下であり、さらに望ましくは０．０１％以下である。Ｃａ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上であり、さらに望ましくは０．００１％以上である。
カルシウム（Ｃａ）は、熱間変形能を改善する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。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含有量の上限は０．０２％以下とすることが望ましい。Ｃａ含有量の上限は、さらに望ましくは０．０１５％以下であり、さらに望ましくは０．０１％以下である。Ｃａ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上であり、さらに望ましくは０．００１％以上である。
Ｍｇ：０％～０．０２％
マグネシウム（Ｍｇ）は、Ｃａと同様、熱間変形能を改善する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。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含有量の上限は０．０２％以下とすることが望ましい。Ｍｇ含有量の上限は、さらに望ましくは０．０１５％以下であり、さらに望ましくは０．０１％以下である。Ｍｇ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上であり、さらに望ましくは０．００１％以上である。
マグネシウム（Ｍｇ）は、Ｃａと同様、熱間変形能を改善する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。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含有量の上限は０．０２％以下とすることが望ましい。Ｍｇ含有量の上限は、さらに望ましくは０．０１５％以下であり、さらに望ましくは０．０１％以下である。Ｍｇ含有量の下限は、望ましくは０．０００５％以上であり、さらに望ましくは０．００１％以上である。
本実施形態による溶接継手の製造に使用する溶接材料および母材は特に限定されないが、上述した化学組成を有する溶接材料を用いて、上述した化学組成を有する母材を溶接することで好適に製造することができる。
以下、実施例によって本開示をより具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
（溶接用母材の作製）
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、冷間圧延、熱処理および機械加工により、板厚１２ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１２０ｍｍの板材を作製し、溶接用母材とした。
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、冷間圧延、熱処理および機械加工により、板厚１２ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１２０ｍｍの板材を作製し、溶接用母材とした。
（溶接材料の作製）
さらに、表２に示す化学組成を有する材料を実験室溶解して鋳込んだインゴットから、熱間鍛造、熱間圧延、熱処理および機械加工により、板厚４ｍｍ、幅２００ｍｍ、長さ５００ｍｍの板材を作製し、機械加工により、２ｍｍ角、５００ｍｍ長さのカットフィラー（溶接材料）を作製した。
さらに、表２に示す化学組成を有する材料を実験室溶解して鋳込んだインゴットから、熱間鍛造、熱間圧延、熱処理および機械加工により、板厚４ｍｍ、幅２００ｍｍ、長さ５００ｍｍの板材を作製し、機械加工により、２ｍｍ角、５００ｍｍ長さのカットフィラー（溶接材料）を作製した。
（溶接継手の作製）
上記の母材の長手方向に、角度３０°、ルート面（ルートフェイス）１ｍｍのＶ開先を加工した後、市販の鋼板（ＪＩＳ Ｇ ３１６０（２００８）に規定のＳＭ４００Ｂ、厚さ２５ｍｍ、幅１５０ｍｍ、長さ２００ｍｍ）上に、被覆アーク溶接棒（ＪＩＳ Ｚ３２２４（１９９９）に規定の「ＤＮｉＣｒＦｅ－３」）を用いて、四周を拘束溶接した。
その後、上記作製したカットフィラーを用いて、シールドガスをＡｒとした手動ティグ溶接により開先内に積層溶接を行って溶接継手を作製した。なお、溶接に際しては、入熱を９ｋＪ／ｃｍ～１５ｋＪ／ｃｍとした。
上記の母材の長手方向に、角度３０°、ルート面（ルートフェイス）１ｍｍのＶ開先を加工した後、市販の鋼板（ＪＩＳ Ｇ ３１６０（２００８）に規定のＳＭ４００Ｂ、厚さ２５ｍｍ、幅１５０ｍｍ、長さ２００ｍｍ）上に、被覆アーク溶接棒（ＪＩＳ Ｚ３２２４（１９９９）に規定の「ＤＮｉＣｒＦｅ－３」）を用いて、四周を拘束溶接した。
その後、上記作製したカットフィラーを用いて、シールドガスをＡｒとした手動ティグ溶接により開先内に積層溶接を行って溶接継手を作製した。なお、溶接に際しては、入熱を９ｋＪ／ｃｍ～１５ｋＪ／ｃｍとした。
得られた溶接継手の溶接金属を長手方向に垂直に切断した断面において、幅方向中央かつ板厚方向中央をドリルで１ｍｍ程度切削して切粉を採取し、溶接金属の化学分析を行った。表３にその結果を示す。
［引張試験］
各溶接継手から、溶接金属を平行部中央とした丸棒引張試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４１（２０１１）に準拠して、常温室温（１０℃～３５℃）での引張試験に供した。母材での破断を「合格」、溶接金属部での破断を「不合格」とした。
各溶接継手から、溶接金属を平行部中央とした丸棒引張試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４１（２０１１）に準拠して、常温室温（１０℃～３５℃）での引張試験に供した。母材での破断を「合格」、溶接金属部での破断を「不合格」とした。
［クリープ破断試験］
各溶接継手から、溶接金属を平行部中央としたクリープ破断試験片を採取した。７５０℃、１２７ＭＰａの条件でクリープ破断試験を行い、その破断時間が２０００時間を超えるものを「合格」とし、２０００時間以下であるものを「不合格」とした。
各溶接継手から、溶接金属を平行部中央としたクリープ破断試験片を採取した。７５０℃、１２７ＭＰａの条件でクリープ破断試験を行い、その破断時間が２０００時間を超えるものを「合格」とし、２０００時間以下であるものを「不合格」とした。
［耐溶接割れ性］
各溶接継手の溶接金属の５カ所から、観察面が継手の横断面（溶接ビードと垂直な断面）になるように試料を採取した。採取した試料を鏡面研磨、腐食した後、光学顕微鏡によって検鏡し（倍率：１００倍）、溶接金属部における割れの有無を調査した。５個の試料のすべてで割れが観察されなかった溶接継手、または１個の試料で割れが観察された溶接継手を「合格」と判断した。２個以上の試料で割れが観察された溶接継手を「不合格」と判断した。
各溶接継手の溶接金属の５カ所から、観察面が継手の横断面（溶接ビードと垂直な断面）になるように試料を採取した。採取した試料を鏡面研磨、腐食した後、光学顕微鏡によって検鏡し（倍率：１００倍）、溶接金属部における割れの有無を調査した。５個の試料のすべてで割れが観察されなかった溶接継手、または１個の試料で割れが観察された溶接継手を「合格」と判断した。２個以上の試料で割れが観察された溶接継手を「不合格」と判断した。
［シャルピー衝撃試験／靭性］
各溶接継手から、溶接金属を平行部中央とし、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、シャルピー衝撃試験に供した。シャルピー衝撃試験は、ＪＩＳ－Ｚ２２４２（２００５）に準拠して行った。試験は、２０℃にて実施し、３本の試験片の吸収エネルギーの平均値が１００Ｊ以上となるものを「合格」とし、中でも３本の試験片の吸収エネルギーの個値が全て１００Ｊ以上となるものを「合格（優）」、それ以外を「合格（可）」とし、一方、３本の試験片の吸収エネルギーの平均値が１００Ｊを下回るものを「不合格」とした。
各溶接継手から、溶接金属を平行部中央とし、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、シャルピー衝撃試験に供した。シャルピー衝撃試験は、ＪＩＳ－Ｚ２２４２（２００５）に準拠して行った。試験は、２０℃にて実施し、３本の試験片の吸収エネルギーの平均値が１００Ｊ以上となるものを「合格」とし、中でも３本の試験片の吸収エネルギーの個値が全て１００Ｊ以上となるものを「合格（優）」、それ以外を「合格（可）」とし、一方、３本の試験片の吸収エネルギーの平均値が１００Ｊを下回るものを「不合格」とした。
表４に、上記各試験の結果を併せて示す。
表４に示すように、化学組成が本開示で規定する範囲にある符号１、３、５および７～１２、１５～１８の溶接金属を有する溶接継手は、引張強度、クリープ破断強度、耐溶接割れ性が合格である。また、符号１、３、５、１１および１５～１８は特に靭性も優れている。
これに対して、符号２、４、６の溶接金属を有する溶接継手では、溶接金属のＮｂ含有量が０．５％超を下回っており、引張強度およびクリープ破断強度がいずれも不十分であった。
符号１３の溶接金属を有する溶接継手では、溶接金属のＮｂ含有量が１．０％を超えており、耐溶接割れ性および靱性が不十分であった。
符号１４の溶接金属を有する溶接継手では、ｆｓ値が１０未満であり、引張強度が不十分であった。
符号１３の溶接金属を有する溶接継手では、溶接金属のＮｂ含有量が１．０％を超えており、耐溶接割れ性および靱性が不十分であった。
符号１４の溶接金属を有する溶接継手では、ｆｓ値が１０未満であり、引張強度が不十分であった。
このように、本開示の要件を満足する溶接金属は、溶接割れが発生し難く、引張強度およびクリープ破断強度に優れるため、溶接構造物として高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼の性能を十分活用し得ることが分かる。
本開示を活用すれば、高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼を溶接構造物として使用する際に、その性能を十分活用し得る、耐溶接割れ性、引張強度、およびクリープ破断強度に優れるオーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびそれを有する溶接継手を提供できる。そのため、本開示の溶接金属とそれを有する溶接継手は、高窒素高ニッケル含有オーステナイト系耐熱鋼を、火力発電用ボイラ等、高温で使用される機器に適用される溶接構造物を構成する溶接金属とそれを有する溶接継手として有用である。
Claims (7)
- 化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０６％～０．１４％、
Ｓｉ：０．１％～０．６％、
Ｍｎ：０．１％～１．８％、
Ｐ ：０．０２５％以下、
Ｓ ：０．００３％以下、
Ｎｉ：２５％～３５％、
Ｃｒ：２０％～２４％、
Ｗ ：４．５％を超え７．５％以下、
Ｎｂ：０．５％を超え１．０％以下、
Ｖ ：０．０５％～０．４０％、
Ｎ ：０．１％～０．３５％、
Ｏ ：０．０８％以下、
Ｂ ：０．０００５～０．００５％、
Ａｌ：０％～０．０８％、
Ｔｉ：０％～０．２５％、
Ｃｕ：０％～４％、
Ｃｏ：０％～２％、
Ｍｏ：０％～２％、
Ｔａ：０％～１％、
Ｃａ：０％～０．０２％、
Ｍｇ：０％～０．０２％、
ＲＥＭ：０％～０．０６％、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、かつ、
下記（１）式を満足する、オーステナイト系耐熱鋼溶接金属。
１４×（Ｃ＋Ｎ）＋１．２×Ｖ＋５．５×Ｎｂ＋０．７×Ｗ≧１０．０ ・・・（１） 式（１）中のＣ、Ｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗは、各元素の質量％での含有量が代入される。 - 前記化学組成が、質量％で、
Ａｌ：０．０００５％～０．０８％、
Ｔｉ：０．０１％～０．２５％、
Ｃｕ：０．０１％～４％、
Ｃｏ：０．０１％～２％、
Ｍｏ：０．０１％～２％、
Ｔａ：０．０１％～１％、
Ｃａ：０．０００５％～０．０２％、
Ｍｇ：０．０００５％～０．０２％、および
ＲＥＭ：０．０００５％～０．０６％、
からなる群から選択される１種または２種以上を満たす、請求項１に記載のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属。 - 請求項１または請求項２に記載のオーステナイト系耐熱鋼溶接金属と、
オーステナイト系耐熱鋼の母材と、を備える、溶接継手。 - 前記母材の化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０２％～０．１４％、
Ｓｉ：０．０５％～１％、
Ｍｎ：０．１％～３％、
Ｐ ：０．０４％以下、
Ｓ ：０．００２％以下、
Ｎｉ：２６％～３５％、
Ｃｒ：２０％～２６％、
Ｗ ：１％～７％、
Ｎｂ：０．０１％～１％、
Ｖ ：０．０１％～１％、
Ｎ ：０．１％～０．６％、
Ｂ ：０．０００５％～０．００８％、
ＲＥＭ：０％～０．０６％、
Ｏ ：０．０２％以下、
Ａｌ：０％～０．３％、
Ｔｉ：０％～０．５％、
Ｃｏ：０％～２％、
Ｃｕ：０％～４％、
Ｍｏ：０％～４％、
Ｔａ：０％～１％、
Ｃａ：０％～０．０２％、
Ｍｇ：０％～０．０２％、
残部：Ｆｅおよび不純物である、請求項３に記載の溶接継手。 - 前記母材の化学組成が、質量％で、
ＲＥＭ：０．００３％～０．０６％、
Ａｌ：０．０００５％～０．０８％、
Ｔｉ：０．０１％～０．５％、
Ｃｏ：０．０１％～２％、
Ｃｕ：０．０１％～４％、
Ｍｏ：０．０１％～４％、
Ｔａ：０．０１％～１％、
Ｃａ：０．０００５％～０．０２％、および
Ｍｇ：０．０００５％～０．０２％、
からなる群から選択される１種または２種以上を満たす、請求項４に記載の溶接継手。 - 化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０６％～０．１４％、
Ｓｉ：０．１％～０．４％、
Ｍｎ：０．１％～１．２％、
Ｐ ：０．０１％以下、
Ｓ ：０．００３％以下、
Ｎｉ：２５％～３５％、
Ｃｒ：２０％～２４％、
Ｗ ：４．５％を超え７．５％以下、
Ｎｂ：０．５％を超え１．０％以下、
Ｖ ：０．０５％～０．３７％、
Ｎ ：０．１％～０．３５％、
Ｏ ：０．０８％以下、
Ｂ ：０．０００５～０．００５％、
Ａｌ：０％～０．０８％、
Ｔｉ：０％～０．２５％、
Ｃｕ：０％～４％、
Ｃｏ：０％～２％、
Ｍｏ：０％～２％、
Ｔａ：０％～１％、
Ｃａ：０％～０．０２％、
Ｍｇ：０％～０．０２％、
ＲＥＭ：０％～０．０６％、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、かつ、
下記（１）式を満足する、オーステナイト系耐熱鋼用溶接材料。
１４×（Ｃ＋Ｎ）＋１．２×Ｖ＋５．５×Ｎｂ＋０．７×Ｗ≧１０．０ ・・・（１）
式（１）中のＣ、Ｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗは、各元素の質量％での含有量が代入される。 - 前記化学組成が、質量％で、
Ａｌ：０．０００５％～０．０８％、
Ｔｉ：０．０１％～０．２５％、
Ｃｕ：０．０１％～４％、
Ｃｏ：０．０１％～２％、
Ｍｏ：０．０１％～２％、
Ｔａ：０．０１％～１％、
Ｃａ：０．０００５％～０．０２％、
Ｍｇ：０．０００５％～０．０２％、および
ＲＥＭ：０．０００５％～０．０６％、
からなる群から選択される１種または２種以上を満たす、請求項６に記載のオーステナイト系耐熱鋼用溶接材料。
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