KR102048479B1 - Austenitic Heat-resistant Alloys and Welded Structures - Google Patents

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가쓰키 다나카
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Abstract

우수한 내균열성 및 고온 강도가 안정적으로 얻어지는 오스테나이트계 내열합금을 제공한다. 오스테나이트계 내열합금은, 화학 조성이, 질량%로, C:0.04~0.14%, Si:0.05~1%, Mn:0.5~2.5%, P:0.03% 이하, S:0.001% 미만, Ni:23~32%, Cr:20~25%, W:1~5%, Nb:0.1~0.6%, V:0.1~0.6%, N:0.1~0.3%, B:0.0005~0.01%, Sn:0.001~0.02%, Al:0.03% 이하, O:0.02% 이하, Ti:0~0.5%, Co:0~2%, Cu:0~4%, Mo:0~4%, Ca:0~0.02%, Mg:0~0.02%, REM:0~0.2%, 잔부:Fe 및 불순물이며, 결정입경이 ASTM E112에 규정되는 결정입도 번호로 2.0번 이상 7.0번 미만인 조직을 가진다. Provided is an austenitic heat resistant alloy in which excellent crack resistance and high temperature strength are stably obtained. As for the austenitic heat-resistant alloy, the chemical composition is mass%, C: 0.04 to 0.14%, Si: 0.05 to 1%, Mn: 0.5 to 2.5%, P: 0.03% or less, S: less than 0.001%, Ni: 23 to 32%, Cr: 20 to 25%, W: 1 to 5%, Nb: 0.1 to 0.6%, V: 0.1 to 0.6%, N: 0.1 to 0.3%, B: 0.0005 to 0.01%, Sn: 0.001 ~ 0.02%, Al: 0.03% or less, O: 0.02% or less, Ti: 0-0.5%, Co: 0-2%, Cu: 0-4%, Mo: 0-4%, Ca: 0-0.02% , Mg: 0% to 0.02%, REM: 0% to 0.2%, remainder: Fe and impurities, and have a grain size of 2.0 or more and less than 7.0 times with a grain size number specified in ASTM E112.

Description

오스테나이트계 내열합금 및 용접 구조물Austenitic Heat-resistant Alloys and Welded Structures

본 발명은, 오스테나이트계 내열합금, 및 그 합금을 구비하는 용접 구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a welding structure comprising an austenitic heat resistant alloy and an alloy thereof.

최근, 환경 부하 저감의 관점에서, 발전용 보일러 등의 운전 조건의 고온·고압화가 세계적 규모로 진행되고 있다. 과열 기관이나 재열 기관에 사용되는 재료에는, 보다 우수한 고온 강도나 내식성이 요구되고 있다.In recent years, from the viewpoint of reducing the environmental load, the high temperature and high pressure of the operating conditions of the power generation boiler and the like have been advanced on a global scale. Materials used for superheat engines and reheat engines are required to have better high temperature strength and corrosion resistance.

이러한 요구를 만족하는 재료로서, 다량의 질소를 함유시킨 다양한 오스테나이트계 내열합금이 개시되어 있다.As a material satisfying such a requirement, various austenitic heat resistant alloys containing a large amount of nitrogen have been disclosed.

예를 들면, 일본국 특허공개 2004-250783호 공보에는, N을 0.1~0.35%, Cr을 22% 초과 30% 미만으로 함과 함께 금속 조직을 규정한, 고온 강도와 내식성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강이 제안되어 있다.For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-250783 discloses an austenitic stainless steel having excellent high temperature strength and corrosion resistance, in which N is 0.1 to 0.35%, Cr is more than 22% and less than 30%, and the metal structure is defined. A river is proposed.

일본국 특허공개 2009-084606호 공보에는, N을 0.1~0.35%, Cr을 22% 초과 30% 미만으로 함과 함께 불순물 원소를 규정한, 고온 강도 내식성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강이 제안되어 있다.Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-084606 proposes an austenitic stainless steel having excellent high temperature strength corrosion resistance, in which N is 0.1 to 0.35%, Cr is more than 22% and less than 30%, and an impurity element is specified. .

일본국 특허공개 2012-1749호 공보에는, N을 0.09~0.30% 포함하고, Mo와 W를 다량으로 복합 첨가한 고온 강도 및 열간 가공성이 우수한 오스테나이트계 내열강이 개시되어 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-1749 discloses an austenitic heat resistant steel which contains 0.09% to 0.30% of N and has a high temperature strength and hot workability in which a large amount of Mo and W are added in combination.

국제 공개 제2009/044796호에는, N을 0.03~0.35%, 및 Nb, V, 및 Ti 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는, 고강도의 오스테나이트계 스테인리스강이 개시되어 있다.International Publication No. 2009/044796 discloses high-strength austenitic stainless steels containing N of 0.03 to 0.35% and one or two or more of Nb, V, and Ti.

이러한 오스테나이트계 내열합금은, 일반적으로는 용접에 의해 조립된 후, 고온에서의 사용에 제공된다. 그러나, 고N을 함유하는 오스테나이트계 내열합금을 이용한 용접 구조물을 고온에서 장시간 사용하면, SIPH(Strain Induced Precipitation Hardening:변형 야기 석출 경화) 균열로 불리는 균열이 용접열 영향부에서 발생하는 경우가 있다.Such austenitic heat-resistant alloys are generally provided for use at high temperatures after being assembled by welding. However, when a welding structure using a high N-containing austenitic heat-resistant alloy is used for a long time at a high temperature, a crack called SIPH (Strain Induced Precipitation Hardening) crack may occur in the weld heat affected zone. .

상술한 국제 공개 제2009/044796호에는, 입계를 취화하는 원소와 입내를 강화하는 원소를 소정의 범위로 규정함으로써, 장시간 사용 시에 발생하는 균열을 방지할 수 있다고 기재되어 있다. 확실히 특정의 조건에서는, 이러한 재료에 의해 균열을 방지할 수 있다. 그러나, 최근, 다량의 W, Mo 등을 첨가하여, 한층 더 고온 강도 등의 성능의 향상을 도모한 오스테나이트계 내열합금이 이용되고 있다. 이러한 오스테나이트계 내열합금에서는, 용접의 조건, 구조물의 형상, 치수 등에 따라, 안정적으로 균열을 방지할 수 없는 경우가 있다. 구체적으로는, 용접입열을 크게 하거나, 판두께를 두껍게 하거나, 650℃를 넘는 고온에서 사용하면, 안정적으로 균열을 방지할 수 없는 경우가 있다.In International Publication No. 2009/044796 described above, it is described that cracks generated during long time use can be prevented by defining an element embrittling grain boundaries and an element for strengthening the particle size in a predetermined range. Certainly, under certain conditions, such materials can prevent cracking. However, in recent years, austenitic heat resistant alloys in which a large amount of W, Mo and the like are added to further improve the performance such as high temperature strength have been used. In such an austenitic heat-resistant alloy, cracks may not be prevented stably depending on welding conditions, shapes of structures, dimensions, and the like. Specifically, cracks may not be stably prevented when welding heat input is increased, plate thickness is increased, or when used at a high temperature exceeding 650 ° C.

본 발명의 목적은, 우수한 내균열성 및 고온 강도가 안정적으로 얻어지는 오스테나이트계 내열합금을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an austenitic heat resistant alloy in which excellent crack resistance and high temperature strength are stably obtained.

본 발명의 일실시 형태에 의한 오스테나이트계 내열합금은, 화학 조성이, 질량%로, C:0.04~0.14%, Si:0.05~1%, Mn:0.5~2.5%, P:0.03% 이하, S:0.001% 미만, Ni:23~32%, Cr:20~25%, W:1~5%, Nb:0.1~0.6%, V:0.1~0.6%, N:0.1~0.3%, B:0.0005~0.01%, Sn:0.001~0.02%, Al:0.03% 이하, O:0.02% 이하, Ti:0~0.5%, Co:0~2%, Cu:0~4%, Mo:0~4%, Ca:0~0.02%, Mg:0~0.02%, REM:0~0.2%, 잔부:Fe 및 불순물이며, 결정입경이 ASTM E112에 규정되는 결정입도 번호로 2.0번 이상 7.0번 미만인 조직을 가진다.As for the austenitic heat-resistant alloy which concerns on one Embodiment of this invention, chemical composition is mass%, C: 0.04-0.14%, Si: 0.05-1%, Mn: 0.5-2.5%, P: 0.03% or less, S: Less than 0.001%, Ni: 23-32%, Cr: 20-25%, W: 1-5%, Nb: 0.1-0.6%, V: 0.1-0.6%, N: 0.1-0.3%, B: 0.0005 to 0.01%, Sn: 0.001 to 0.02%, Al: 0.03% or less, O: 0.02% or less, Ti: 0 to 0.5%, Co: 0 to 2%, Cu: 0 to 4%, Mo: 0 to 4 %, Ca: 0% to 0.02%, Mg: 0% to 0.02%, REM: 0% to 0.2%, remainder: Fe and impurities, and have a grain size of 2.0 or more and less than 7.0 times with the grain size specified in ASTM E112. Have

본 발명에 의하면, 우수한 내균열성 및 고온 강도가 안정적으로 얻어지는 오스테나이트계 내열합금이 얻어진다.According to the present invention, an austenitic heat resistant alloy in which excellent crack resistance and high temperature strength are stably obtained is obtained.

도 1은, 실시예에서 제작한 판의 개선(開先)의 형상을 나타내는 단면도이다. 1: is sectional drawing which shows the shape of the improvement of the board | substrate produced in the Example.

본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해 상세한 조사를 행했다. 그 결과, 이하에 서술하는 지견을 발견했다.The present inventors made detailed investigation in order to solve said subject. As a result, the following findings were found.

고N을 함유하는 오스테나이트계 내열합금을 사용한 용접 이음매에 있어서, 사용 중에 발생한 SIPH 균열을 상세하게 조사했다. 그 결과, (1) 균열은 용융선 근방의 조립(粗粒)의 용접열 영향부의 결정입계에 발생하며, (2) 그 균열 파면 상으로부터는, S의 명료한 농화가 검출되었다. 또한, (3) 균열 근방의 입내에는, 질화물이나 탄질화물이 다량으로 석출되어 있었다. 특히, Nb를 다량으로 함유하는 경우에 현저했다. 이에 더하여, (4) 사용한 오스테나이트계 내열합금의 초기의 결정입경이 클 수록, 용접열 영향부의 결정입경도 커져, 균열이 발생하기 쉬워지는 것을 알 수 있었다.In the weld joint using the austenitic heat-resistant alloy containing high N, SIPH cracks generated during use were examined in detail. As a result, (1) a crack generate | occur | produces in the grain boundary of the weld heat influence part of the granulation vicinity near a melting line, and (2) the clear thickening of S was detected from the crack fracture surface. (3) In the mouth near the crack, a large amount of nitride and carbonitride were deposited. In particular, it was remarkable when it contained a large amount of Nb. In addition, it was found that the larger the initial grain size of the austenitic heat-resistant alloy used (4), the larger the grain size of the weld heat-affected zone was, and cracks were more likely to occur.

이들로부터, SIPH 균열은, 고온에서의 사용 중에 입내에 다량의 질화물이나 탄질화물이 석출되는 것에 기인하며, 입내가 변형되기 어려워짐으로써, 크리프 변형이 입계에 집중되는 결과로서 개구에 이른 것이라고 생각할 수 있었다. S는, 용접 중 또는 사용 중에 입계에 편석되어, 입계의 결합력을 저하시킨다. 또, 결정입경이 클 수록, 단위체적당 결정입계의 면적이 감소한다. 결정입계는, 질화물이나 탄질화물의 핵생성 사이트로서 기능한다. 그 때문에, 결정입계가 감소하면, 질화물이나 탄질화물이 보다 다량으로 입내에 석출되기 쉬워진다. 이에 더하여, 사용 중에 받는 외력, 예를 들면 용접 잔류 응력 등에 기인하여 생기는 크리프 변형이, 특정의 입계면에 보다 집중되기 쉬워진다. 그 때문에, 모재의 초기의 결정입경이 클 수록, 균열이 생기기 쉬워진다고 생각할 수 있었다. 특히 650℃를 넘는 고온에서는, 석출물이 단시간에 석출되는 것에 더하여, 입계 편석도 조기에 생기기 때문에, 문제가 표면화되기 쉬워진다고 생각할 수 있었다.From these, SIPH cracks are attributed to the precipitation of a large amount of nitrides and carbonitrides in the mouth during use at high temperatures, and it is thought that the creep deformation reached an opening as a result of the concentration of the creep being concentrated at the grain boundary due to the difficulty of deformation of the mouth. there was. S segregates in the grain boundary during welding or in use, and reduces the bonding force of the grain boundary. The larger the grain size, the smaller the area of grain boundaries per unit volume. The grain boundary functions as a nucleation site of nitride or carbonitride. Therefore, when the grain boundary decreases, nitrides and carbonitrides are more easily precipitated in the mouth. In addition, creep deformation caused by external force received during use, for example, weld residual stress, etc., tends to be more concentrated at a specific grain boundary. Therefore, it could be considered that the larger the crystal grain size of the initial stage of the base material, the easier the cracking occurs. In particular, at a high temperature exceeding 650 ° C, in addition to the precipitates being precipitated in a short time, the grain boundary segregation also occurs early, it was thought that problems tend to surface.

이 균열을 방지하기 위해서는, 석출 강화나 고용 강화에 의해 입내의 변형 저항을 높이는 원소를 줄이는 것이 유효하다. 그러나, 이들 원소는, 고온에서의 크리프 강도 확보의 관점에서는 필수의 원소이다. 그 때문에, 균열의 방지와 고온에서의 크리프 강도 확보는 트레이드 오프의 관계에 있어, 이들을 양립시키는 것은 곤란하다.In order to prevent this crack, it is effective to reduce the element which raises strain resistance in a particle | grain by precipitation strengthening or solid solution strengthening. However, these elements are essential elements from the viewpoint of ensuring creep strength at high temperature. Therefore, the prevention of cracking and securing creep strength at high temperature are in a trade-off relationship, and it is difficult to make them compatible.

검토를 거듭한 결과, C:0.04~0.14%, Si:0.05~1%, Mn:0.5~2.5%, P:0.03% 이하, Ni:23~32%, Cr:20~25%, W:1~5%, N:0.1~0.3%, B:0.0005~0.01%, Al:0.03% 이하, 및 O:0.02% 이하를 포함하는 오스테나이트계 내열합금에 있어서, SIPH 균열을 방지하기 위해서는, Nb 및 S함유량을 각각, 0.1~0.6% 및 0.001% 미만으로 엄밀하게 관리함과 함께, 모재의 초기 입경을 ASTM(American Society for Testing and Material:미국 재료 시험 협회)에 규정되는 결정입도 번호를 2.0번 이상으로 하는 것이 유효한 것을 분명히 했다. 그러나, 결정입경을 필요 이상으로 세밀하게 함과 함께, Nb함유량을 제한하면, 모재의 크리프 강도가 소정의 값을 만족하지 않게 된다. 그 때문에, 결정입경은 결정입도 번호로 7.0번 미만으로 할 필요가 있는 것을 알 수 있었다. 이에 더하여, Nb보다 석출 강화능이 낮은 V를 0.1~0.6% 함유시키는 것이, 내SIPH 균열성을 해치지 않고, 소정의 크리프 강도를 만족시키기 위해 필요하다는 것이 판명되었다.As a result of examination, C: 0.04 to 0.14%, Si: 0.05 to 1%, Mn: 0.5 to 2.5%, P: 0.03% or less, Ni: 23 to 32%, Cr: 20 to 25%, and W: 1 In the austenitic heat-resistant alloy containing -5%, N: 0.1-0.3%, B: 0.0005-0.01%, Al: 0.03% or less, and O: 0.02% or less, in order to prevent SIPH cracking, Nb and The S content is strictly controlled to 0.1 to 0.6% and less than 0.001%, respectively, and the initial grain size of the base material is set to 2.0 or more with the grain size specified in the American Society for Testing and Material (ASTM). Made it clear that it is valid to do. However, when the grain size is made finer than necessary and the Nb content is limited, the creep strength of the base material does not satisfy a predetermined value. Therefore, it turned out that it is necessary to set grain size less than 7.0 by the grain size number. In addition, it has been found that containing 0.1 to 0.6% of V having a lower precipitation strengthening capacity than Nb is necessary to satisfy a predetermined creep strength without impairing SIPH crack resistance.

그런데, 이러한 대책으로 SIPH 균열은 확실히 방지할 수 있는 것을 확인할 수 있었지만, 검토를 계속하는 중 다른 문제가 생길 가능성이 있는 것이 판명되었다.By the way, although it was confirmed that SIPH cracking can be prevented by these measures, it turned out that another problem may arise while continuing review.

상술과 같이, 오스테나이트계 내열합금은, 용접에 의해 조립되는 경우가 많다. 이들을 용접하는 경우, 통상은 용가 재료를 사용한다. 그러나, 소형의 박육(薄肉) 부품이나, 후육(厚肉) 부품이라 해도 초층 용접이나 가접 용접에 있어서는, 용가 재료를 사용하지 않고 가스 쉴드 아크 용접하는 경우가 있다. 이 때, 용입(溶入) 깊이가 불충분하면, 미용융의 맞댐면이 결함으로서 잔존하여, 용접 이음매에 있어서 필요한 강도가 얻어지지 않는다. S는, 내SIPH 균열성을 저하시키는 한편, 용입 깊이를 증대시키는 효과를 가진다. 그 때문에, 내SIPH 균열성의 관점에서 S량을 0.001% 미만으로 엄밀하게 관리하면, 용입 부족의 문제가 표면화되기 쉬운 것을 알 수 있었다.As described above, the austenitic heat resistant alloy is often assembled by welding. In the case of welding these, a filler material is usually used. However, even in the case of a small thin part or a thick part, in a first layer welding or a temporary welding, gas shielded arc welding may be performed without using a filler material. At this time, when the penetration depth is insufficient, the butt face of the unmelted melt remains as a defect, and the strength required for the welded joint is not obtained. S has the effect of reducing the SIPH crack resistance and increasing the penetration depth. Therefore, from the viewpoint of SIPH crack resistance, if the amount of S is strictly controlled to be less than 0.001%, it has been found that the problem of infiltration is likely to surface.

용입 부족을 방지하기 위해서는, 단순하게는 용접입열을 크게 하면 된다. 그러나, 용접입열을 크게 하면, 용접열 영향부의 조대화가 조장되어, 모재의 초기 입경을 결정입도 번호로 2.0번 이상으로 해도 SIPH 균열을 방지할 수 없게 되었다.In order to prevent a penetration shortage, simply welding heat input may be large. However, when the welding heat input is increased, the coarsening of the weld heat affecting portion is encouraged, and SIPH cracking cannot be prevented even when the initial particle size of the base material is 2.0 or more by the crystal grain size number.

검토한 결과, 용입 불량을 안정적으로 방지하고 싶은 경우, Sn을 0.001~0.02%의 범위에서 함유시키는 것이 유효한 것을 발견했다. 이것은, Sn이 용접 중의 용융지 표면으로부터 증발하기 쉬워, 아크 중에서 이온화됨으로써, 통전 경로의 형성에 기여하여 아크의 전류 밀도를 높이는 것에 의한 것이라고 생각할 수 있었다.As a result of examination, it was found that it is effective to contain Sn in the range of 0.001% to 0.02% in order to stably prevent the penetration failure. It is thought that this is because Sn easily evaporates from the surface of the molten pool during welding and is ionized in the arc, thereby contributing to the formation of the energization path and increasing the current density of the arc.

이상의 지견에 의거하여, 본 발명은 완성되었다. 이하, 본 발명의 일실시 형태에 의한 오스테나이트계 내열합금을 상세히 서술한다.Based on the above knowledge, this invention was completed. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the austenitic heat-resistant alloy which concerns on one Embodiment of this invention is explained in full detail.

[화학 조성][Chemical composition]

본 실시 형태에 의한 오스테나이트계 내열합금은, 이하에 설명하는 화학 조성을 가진다. 이하의 설명에 있어서, 원소의 함유량의 「%」는, 질량%를 의미한다.The austenitic heat resistant alloy according to the present embodiment has a chemical composition described below. In the following description, "%" of content of an element means the mass%.

C:0.04~0.14%C: 0.04 to 0.14%

탄소(C)는, 오스테나이트 조직을 안정적으로 함과 함께, 미세한 탄화물을 형성하여 고온 사용 중의 크리프 강도를 향상시킨다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.04% 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, C를 과잉으로 함유하면, 탄화물이 다량으로 석출되어, 내SIPH 균열성이 저하된다. 그 때문에, 상한은 0.14%로 한다. C함유량의 하한은, 바람직하게는 0.05%이며, 더 바람직하게는 0.06%이다. C함유량의 상한은, 바람직하게는 0.13%이며, 더 바람직하게는 0.12%이다.Carbon (C) stabilizes austenite structure, forms fine carbides, and improves creep strength during high temperature use. In order to fully acquire this effect, it is necessary to contain 0.04% or more. However, when C is excessively contained, carbides are precipitated in a large amount, which lowers the SIPH crack resistance. Therefore, an upper limit is made into 0.14%. The lower limit of the C content is preferably 0.05%, more preferably 0.06%. The upper limit of the C content is preferably 0.13%, more preferably 0.12%.

Si:0.05~1%Si: 0.05% to 1%

실리콘(Si)은, 탈산 작용을 가짐과 함께, 고온에서의 내식성 및 내산화성의 향상에 유효한 원소이다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.05% 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, Si를 과잉으로 함유하면, 조직의 안정성이 저하되어, 인성 및 크리프 강도의 저하를 초래한다. 그 때문에, 상한은 1%로 한다. Si함유량의 하한은, 바람직하게는 0.08%이며, 더 바람직하게는 0.1%이다. Si함유량의 상한은, 바람직하게는 0.6%이며, 더 바람직하게는 0.5%이다.Silicon (Si) is an element effective in improving the corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures while having a deoxidizing action. In order to fully acquire this effect, it is necessary to contain 0.05% or more. However, when Si is excessively contained, the stability of the structure is lowered, leading to a decrease in toughness and creep strength. Therefore, an upper limit shall be 1%. The lower limit of the Si content is preferably 0.08%, more preferably 0.1%. The upper limit of the Si content is preferably 0.6%, more preferably 0.5%.

Mn:0.5~2.5%Mn : 0.5 ~ 2.5%

망간(Mn)은, Si와 마찬가지로, 탈산 작용을 가진다. Mn은 또, 오스테나이트 조직의 안정화에 기여한다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.5% 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, Mn을 과잉으로 함유하면, 합금의 취화를 초래하며, 또한, 크리프 연성이 저하된다. 그 때문에, 상한은 2.5%로 한다. Mn함유량의 하한은, 바람직하게는 0.6%이며, 더 바람직하게는 0.7%이다. Mn함유량의 상한은, 바람직하게는 2%이며, 더 바람직하게는 1.5%이다.Manganese (Mn) has a deoxidation effect similarly to Si. Mn also contributes to stabilization of the austenite structure. In order to fully acquire this effect, it is necessary to contain 0.5% or more. However, excessively containing Mn causes embrittlement of the alloy, and creep ductility is lowered. Therefore, an upper limit is made into 2.5%. The minimum of Mn content becomes like this. Preferably it is 0.6%, More preferably, it is 0.7%. The upper limit of the Mn content is preferably 2%, more preferably 1.5%.

P:0.03% 이하P: 0.03% or less

인(P)은, 불순물로서 합금 중에 포함되며, 용접 중에 용접열 영향부의 결정입계에 편석되어 액화 균열 감수성을 높인다. P는 또한, 장시간 사용 후의 크리프 연성을 저하시킨다. 그 때문에, P함유량에는 상한을 설정하여 0.03% 이하로 한다. P함유량의 상한은, 바람직하게는 0.028%, 더 바람직하게는 0.025%이다. P함유량은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 극도의 저감은 제강 비용의 증대를 초래한다. 그 때문에, P함유량의 하한은, 바람직하게는 0.0005%이며, 더 바람직하게는 0.0008%이다.Phosphorus (P) is contained in the alloy as impurities and segregates at the grain boundaries of the weld heat affected zone during welding to increase the liquefied cracking susceptibility. P also lowers creep ductility after long time use. Therefore, the upper limit is set to P content, and it is made into 0.03% or less. The upper limit of the P content is preferably 0.028%, more preferably 0.025%. It is preferable to reduce P content as much as possible, but the extreme reduction causes an increase in steelmaking cost. Therefore, the lower limit of the P content is preferably 0.0005%, more preferably 0.0008%.

S:0.001% 미만S : Less than 0.001%

유황(S)은, P와 마찬가지로 불순물로서 합금 중에 포함되며, 용접 중에 용접열 영향부의 결정입계에 편석되어 액화 균열 감수성을 높인다. S는 또한, 장시간 사용 중에 결정입계에 편석되어 취화를 초래하며, 내SIPH 균열성을 크게 저하시키는 원소이다. 본 실시 형태의 화학 조성의 범위에 있어서 이들을 방지하기 위해서는, S함유량을 0.001% 미만으로 할 필요가 있다. S함유량의 상한은, 바람직하게는 0.0008%이며, 더 바람직하게는 0.0005%이다. S함유량은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 극도의 저감은 제강 비용의 증대를 초래한다. 그 때문에, S함유량의 하한은, 바람직하게는 0.0001%이며, 더 바람직하게는 0.0002%이다.Sulfur (S), like P, is contained in the alloy as impurities, segregates at the grain boundaries of the weld heat affected zone during welding, and increases the liquefied cracking susceptibility. S is also an element that segregates at grain boundaries during long time use, causes embrittlement, and greatly reduces the SIPH crack resistance. In order to prevent these in the chemical composition of this embodiment, it is necessary to make S content into less than 0.001%. The upper limit of the S content is preferably 0.0008%, more preferably 0.0005%. It is preferable to reduce S content as much as possible, but the extreme reduction causes an increase in steelmaking cost. Therefore, the minimum of S content becomes like this. Preferably it is 0.0001%, More preferably, it is 0.0002%.

Ni:23~32%Ni: 23-32%

니켈(Ni)은, 장시간 사용 시의 오스테나이트상의 안정성을 확보하기 위해 필수의 원소이다. 본 실시 형태의 Cr, W함유량의 범위에서 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, Ni를 23% 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, Ni는 고가의 원소이며, 다량의 함유는 비용의 증대를 초래한다. 그 때문에, 상한은 32%로 한다. Ni함유량의 하한은, 바람직하게는 25%이며, 더 바람직하게는 25.5%이다. Ni함유량의 상한은, 바람직하게는 31.5%이며, 더 바람직하게는 31%이다.Nickel (Ni) is an essential element in order to ensure the stability of the austenite phase when used for a long time. In order to fully acquire this effect in the range of Cr and W content of this embodiment, it is necessary to contain Ni 23% or more. However, Ni is an expensive element, and a large amount of content leads to an increase in cost. Therefore, an upper limit is made into 32%. The lower limit of the Ni content is preferably 25%, more preferably 25.5%. The upper limit of the Ni content is preferably 31.5%, more preferably 31%.

Cr:20~25%Cr: 20-25%

크롬(Cr)은, 고온에서의 내산화성 및 내식성의 확보를 위해 필수의 원소이다. Cr은 또, 미세한 탄화물을 형성하여 크리프 강도의 확보에도 기여한다. 본 실시 형태의 Ni함유량의 범위에서 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, Cr을 20% 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, Cr을 과잉으로 함유하면, 고온에서의 오스테나이트상의 조직 안정성이 열화되어 크리프 강도가 저하된다. 그 때문에, 상한은 25%로 한다. Cr함유량의 하한은, 바람직하게는 20.5%이며, 더 바람직하게는 21%이다. Cr함유량의 상한은, 바람직하게는 24.5%이며, 더 바람직하게는 24%이다.Chromium (Cr) is an essential element for securing oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures. Cr also forms fine carbides and contributes to securing creep strength. In order to fully acquire this effect in the Ni content range of this embodiment, it is necessary to contain Cr 20% or more. However, when Cr is excessively contained, the structure stability of the austenite phase at high temperature is deteriorated, and the creep strength is lowered. For this reason, the upper limit is made 25%. The lower limit of the Cr content is preferably 20.5%, more preferably 21%. The upper limit of the Cr content is preferably 24.5%, more preferably 24%.

W:1~5%W : 1-5%

텅스텐(W)은, 매트릭스에 고용되거나, 또는 미세한 금속간 화합물을 형성하여, 고온에서의 크리프 강도나 인장 강도의 향상에 크게 기여한다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 1% 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, W를 과잉으로 함유하면, 입내의 변형 저항이 높아져 내SIPH 균열성이 저하됨과 함께, 크리프 강도가 저하되는 경우가 있다. 또한, W는 고가의 원소이며, 다량의 함유는 비용의 증대를 초래한다. 그 때문에, 상한은 5%로 한다. W함유량의 하한은, 바람직하게는 1.2%이며, 더 바람직하게는 1.5%이다. W함유량의 상한은, 바람직하게는 4.5%이며, 더 바람직하게는 4%이다.Tungsten (W) is dissolved in a matrix or forms a fine intermetallic compound, and contributes greatly to the improvement of creep strength and tensile strength at high temperature. In order to fully acquire this effect, it is necessary to contain 1% or more. However, when W is excessively contained, the strain resistance in the mouth increases, the SIPH crack resistance decreases, and the creep strength may decrease. W is an expensive element, and a large amount of content leads to an increase in cost. Therefore, an upper limit is made into 5%. The lower limit of the W content is preferably 1.2%, more preferably 1.5%. The upper limit of the W content is preferably 4.5%, more preferably 4%.

Nb:0.1~0.6%Nb: 0.1-0.6%

니오브(Nb)는, 미세한 MX형 탄질화물로서 석출되는 것에 더하여 Z상(CrNbN)으로서 입내에 석출되어, 고온에서의 크리프 강도나 인장 강도의 향상에 크게 기여한다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.1% 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, Nb를 과잉으로 함유하면, 이들 석출물에 의한 강화능이 너무 커서, 내SIPH 균열성이 저하됨과 함께, 크리프 연성 및 인성의 저하를 초래한다. 그 때문에, 상한은 0.6%로 한다. Nb함유량의 하한은, 바람직하게는 0.12%이며, 더 바람직하게는 0.15%이다. Nb함유량의 상한은, 바람직하게는 0.55%이며, 더 바람직하게는 0.5%이다.Niobium (Nb) is precipitated in the mouth as Z phase (CrNbN) in addition to being precipitated as fine MX-type carbonitride, which greatly contributes to the improvement of creep strength and tensile strength at high temperature. In order to fully acquire this effect, it is necessary to contain 0.1% or more. However, when Nb is excessively contained, the reinforcing ability of these precipitates is too large, resulting in a decrease in the SIPH crack resistance and a decrease in creep ductility and toughness. Therefore, an upper limit shall be 0.6%. The lower limit of the Nb content is preferably 0.12%, more preferably 0.15%. The upper limit of the Nb content is preferably 0.55%, more preferably 0.5%.

V:0.1~0.6%V: 0.1 to 0.6%

바나듐(V)은, 미세한 MX형 탄질화물로서 입내에 석출되어, 고온에서의 크리프 강도나 인장 강도의 향상에 기여한다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.1% 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, V를 과잉으로 함유하면, 탄질화물이 다량으로 석출되어 내SIPH 균열성이 저하됨과 함께, 크리프 연성 및 인성의 저하를 초래한다. 그 때문에, 상한은 0.6%로 한다. V함유량의 하한은, 바람직하게는 0.12%이며, 더 바람직하게는 0.15%이다. V함유량의 상한은, 바람직하게는 0.55%이며, 더 바람직하게는 0.5%이다.Vanadium (V) is precipitated in the mouth as fine MX-type carbonitride, and contributes to the improvement of creep strength and tensile strength at high temperature. In order to fully acquire this effect, it is necessary to contain 0.1% or more. However, when V is excessively contained, a large amount of carbonitride is precipitated to reduce the SIPH cracking resistance, leading to a decrease in creep ductility and toughness. Therefore, an upper limit shall be 0.6%. The lower limit of the V content is preferably 0.12%, more preferably 0.15%. The upper limit of the V content is preferably 0.55%, more preferably 0.5%.

N:0.1~0.3%N: 0.1-0.3%

질소(N)는, 오스테나이트 조직을 안정적으로 함과 함께, 매트릭스에 고용되거나, 또는 질화물로서 석출되어, 고온 강도의 향상에 기여한다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.1% 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, N을 과잉으로 함유하면, 단시간 사용 시에는 고용에 의해, 장시간 사용 중에는 다량의 미세 질화물이 입내에 석출됨으로써, 입내 변형 저항이 높아져, 내SIPH 균열성이 저하된다. 또한, 크리프 연성 및 인성이 저하된다. 그 때문에, 상한은 0.3%로 한다. N함유량의 하한은, 바람직하게는 0.12%이며, 더 바람직하게는 0.14%이다. N함유량의 상한은, 바람직하게는 0.28%이며, 더 바람직하게는 0.26%이다.Nitrogen (N) stabilizes austenite structure, is dissolved in a matrix, or precipitates as a nitride, thereby contributing to the improvement of high temperature strength. In order to fully acquire this effect, it is necessary to contain 0.1% or more. However, when N is excessively contained, a large amount of fine nitride precipitates in the mouth during long-term use and by solid solution during long-term use, thereby increasing the intraoral strain resistance and lowering the SIPH crack resistance. In addition, creep ductility and toughness decrease. Therefore, an upper limit is made into 0.3%. The lower limit of the N content is preferably 0.12%, more preferably 0.14%. The upper limit of the N content is preferably 0.28%, more preferably 0.26%.

B:0.0005~0.01%B : 0.0005 ~ 0.01%

붕소(B)는, 입계 탄화물을 미세하게 분산시킴으로써 크리프 강도를 향상시킴과 함께, 입계에 편석되어 입계를 강화한다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.0005% 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, B를 과잉으로 함유하면, 용접 중의 용접열 사이클에 의해 용융 경계 근방의 용접열 영향부에 B가 다량으로 편석되어 입계의 융점이 저하되고, 액화 균열 감수성이 높아진다. 그 때문에, 상한은 0.01%로 한다. B함유량의 하한은, 바람직하게는 0.0008이며, 더 바람직하게는 0.001%이다. B함유량의 상한은, 바람직하게는 0.008%이며, 더 바람직하게는 0.006%이다.Boron (B) improves creep strength by finely dispersing grain boundary carbides and segregates at grain boundaries to strengthen grain boundaries. In order to fully acquire this effect, it is necessary to contain 0.0005% or more. However, when B is excessively contained, a large amount of B segregates in the weld heat affected zone near the melting boundary due to the welding heat cycle during welding, thereby lowering the melting point of the grain boundary and increasing the liquefaction crack susceptibility. Therefore, an upper limit is made into 0.01%. The lower limit of the B content is preferably 0.0008, more preferably 0.001%. The upper limit of the B content is preferably 0.008%, more preferably 0.006%.

Sn:0.001~0.02%Sn: 0.001-0.02%

주석(Sn)은, 용융지로부터 증발하여 아크의 전류 밀도를 증대시킴으로써, 용접 시의 용입 깊이를 증대시키는 효과를 가진다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, 0.001% 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, Sn을 과잉으로 함유하면, 용접 중의 용접열 영향부의 액화 균열 감수성 및 사용 중의 SIPH 균열 감수성이 높아진다. 그 때문에, 상한은 0.02%로 한다. Sn함유량의 하한은, 바람직하게는 0.0015%이며, 더 바람직하게는 0.002%이다. Sn함유량의 상한은, 바람직하게는 0.018%이며, 더 바람직하게는 0.015%이다.Tin (Sn) has the effect of increasing the penetration depth at the time of welding by evaporating from a molten paper and increasing the current density of an arc. In order to fully acquire this effect, it is necessary to contain 0.001% or more. However, when Sn is excessively contained, the liquefied cracking susceptibility of the weld heat affected zone during welding and the SIPH cracking susceptibility during use are increased. Therefore, an upper limit is made into 0.02%. The lower limit of the Sn content is preferably 0.0015%, more preferably 0.002%. The upper limit of the Sn content is preferably 0.018%, more preferably 0.015%.

Al:0.03% 이하Al: 0.03% or less

알루미늄(Al)은, 탈산 작용을 가진다. 그러나, Al를 과잉으로 함유하면, 합금의 청정성이 열화되어 열간 가공성이 저하된다. 그 때문에, 상한은 0.03%로 한다. Al함유량의 상한은, 바람직하게는 0.025%이며, 더 바람직하게는 0.02%이다. 하한은 특별히 설정할 필요는 없지만, 극도의 저감은 제강 비용의 증대를 초래한다. 그 때문에, Al함유량의 하한은, 바람직하게는 0.0005%이며, 더 바람직하게는 0.001%이다. 또한, 본 발명에 있어서는, Al은 산가용 Al(sol. Al)을 의미한다.Aluminum (Al) has a deoxidation effect. However, when Al is contained excessively, the cleanliness of an alloy will deteriorate and hot workability will fall. Therefore, an upper limit is made into 0.03%. The upper limit of the Al content is preferably 0.025%, more preferably 0.02%. The lower limit does not need to be set in particular, but the extreme reduction causes an increase in steelmaking cost. Therefore, the minimum of Al content becomes like this. Preferably it is 0.0005%, More preferably, it is 0.001%. In the present invention, Al means acid soluble Al (sol. Al).

O:0.02% 이하O: 0.02% or less

산소(O)는, 불순물로서 합금 중에 포함되며, 용접 중의 용입 깊이를 증대시키는 효과를 가진다. 그러나, O를 과잉으로 함유하면, 열간 가공성이 저하됨과 함께, 인성이나 연성이 열화된다. 그 때문에, 상한은 0.02%로 한다. O함유량의 상한은, 바람직하게는 0.018%이며, 더 바람직하게는 0.015%이다. 하한은 특별히 설정할 필요는 없지만, 극도의 저감은 제강 비용의 증대를 초래한다. 그 때문에, O함유량의 하한은, 바람직하게는 0.0005%, 더 바람직하게는 0.0008%이다.Oxygen (O) is contained in the alloy as impurities and has the effect of increasing the penetration depth during welding. However, when O is excessively contained, the hot workability is lowered and the toughness and the ductility deteriorate. Therefore, an upper limit is made into 0.02%. The upper limit of the O content is preferably 0.018%, more preferably 0.015%. The lower limit does not need to be set in particular, but the extreme reduction causes an increase in steelmaking cost. Therefore, the minimum of O content becomes like this. Preferably it is 0.0005%, More preferably, it is 0.0008%.

본 실시 형태에 의한 오스테나이트계 내열합금의 화학 조성의 잔부는, Fe 및 불순물이다. 여기서 말하는 불순물이란, 내열합금을 공업적으로 제조할 때에, 원료로서 이용되는 광석이나 스크랩으로부터 혼입되는 원소, 또는 제조 과정의 환경 등으로부터 혼입되는 원소를 의미한다.The balance of the chemical composition of the austenitic heat resistant alloy according to the present embodiment is Fe and impurities. The impurity referred to herein means an element mixed from an ore or scrap used as a raw material, an element mixed from the environment of the manufacturing process, or the like when producing a heat resistant alloy industrially.

본 실시 형태에 의한 오스테나이트계 내열합금의 화학 조성은, 상기의 Fe의 일부 대신에, 하기의 제1군에서 제3군 중 어느 하나의 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유해도 된다. 하기의 원소는, 모두 선택 원소이다. 즉, 하기의 원소는, 모두 본 실시 형태에 의한 오스테나이트계 내열합금에 함유되어 있지 않아도 된다. 또, 일부 만이 함유되어 있어도 된다.The chemical composition of the austenitic heat-resistant alloy according to the present embodiment may contain at least one element selected from any one of the following groups from the first group to the third group, instead of a part of the above Fe. The following elements are all optional elements. That is, all of the following elements do not need to be contained in the austenitic heat-resistant alloy according to the present embodiment. Moreover, only a part may be contained.

보다 구체적으로는, 예를 들면, 제1군에서 제3군까지의 군 중에서 1개의 군 만을 선택하고, 그 군으로부터 1종 이상의 원소를 선택해도 된다. 이 경우, 선택한 군에 속하는 모든 원소를 선택할 필요는 없다. 또, 제1군에서 제3군 중에서 복수의 군을 선택하고, 각각의 군으로부터 1종 이상의 원소를 선택해도 된다. 이 경우도, 선택한 군에 속하는 모든 원소를 선택할 필요는 없다.More specifically, for example, only one group may be selected from the group from the first group to the third group, and one or more elements may be selected from the group. In this case, it is not necessary to select all the elements belonging to the selected group. Moreover, you may select some group from 1st group from 3rd group, and may select 1 or more types of elements from each group. Also in this case, it is not necessary to select all the elements belonging to the selected group.

제1군 Ti:0~0.5%1st group Ti: 0 to 0.5%

제1군에 속하는 원소는, Ti이다. Ti는, 석출 강화에 의해 합금의 크리프 강도를 향상시킨다.The element belonging to the first group is Ti. Ti improves the creep strength of the alloy by precipitation strengthening.

Ti:0~0.5%Ti: 0 to 0.5%

티탄(Ti)은, Nb나 V와 마찬가지로, 탄소 또는 질소와 결합하여 미세한 탄화물 또는 탄질화물을 형성하여, 크리프 강도의 향상에 기여한다. Ti를 조금이라도 함유하면 이 효과가 얻어진다. 그러나, Ti를 과잉으로 함유하면, 석출물이 다량이 되어 내SIPH성 및 크리프 연성이 저하된다. 그 때문에, 상한은 0.5%로 한다. Ti함유량의 하한은, 바람직하게는 0.01%이며, 더 바람직하게는 0.03%이다. Ti함유량의 상한은, 바람직하게는 0.45%이며, 더 바람직하게는 0.4%이다.Titanium (Ti), like Nb and V, combines with carbon or nitrogen to form fine carbides or carbonitrides, contributing to the improvement of creep strength. If Ti is contained at least, this effect is obtained. However, when Ti is excessively contained, a large amount of precipitates will lower the SIPH resistance and creep ductility. Therefore, an upper limit is made into 0.5%. The lower limit of the Ti content is preferably 0.01%, more preferably 0.03%. Preferably the upper limit of Ti content is 0.45%, More preferably, it is 0.4%.

제2군 Co:0~2%, Cu:0~4%, Mo:0~4%2nd group Co: 0-2%, Cu: 0-4%, Mo: 0-4%

제2군에 속하는 원소는, Co, Cu, 및 Mo이다. 이들 원소는, 합금의 크리프 강도를 향상시킨다.Elements belonging to the second group are Co, Cu, and Mo. These elements improve the creep strength of the alloy.

Co:0~2%Co: 0-2%

코발트(Co)는, Ni와 마찬가지로 오스테나이트 생성 원소이며, 오스테나이트 조직의 안정성을 높여 크리프 강도의 향상에 기여한다. Co를 조금이라도 함유하면, 이 효과가 얻어진다. 그러나, Co는 극히 고가의 원소이며, 다량의 함유는 비용의 증대를 초래한다. 그 때문에, 상한은 2%로 한다. Co함유량의 하한은, 바람직하게는 0.01%이며, 더 바람직하게는 0.03%이다. Co함유량의 상한은, 바람직하게는 1.8%이며, 더 바람직하게는 1.5%이다.Cobalt (Co) is an austenite generating element similar to Ni, and contributes to the improvement of creep strength by increasing the stability of the austenite structure. If any amount of Co is contained, this effect is obtained. However, Co is an extremely expensive element, and a large amount of content leads to an increase in cost. Therefore, an upper limit is made into 2%. The lower limit of the Co content is preferably 0.01%, more preferably 0.03%. The upper limit of the Co content is preferably 1.8%, more preferably 1.5%.

Cu:0~4%Cu : 0 ~ 4%

구리(Cu)는, Ni나 Co와 마찬가지로, 오스테나이트 조직을 안정적으로 함과 함께, 사용 중에 미세하게 석출되어 크리프 강도의 향상에 기여한다. Cu를 조금이라도 함유하면, 이 효과가 얻어진다. 그러나, Cu를 과잉으로 함유하면, 열간 가공성의 저하를 초래한다. 그 때문에, 상한은 4%로 한다. Cu함유량의 하한은, 바람직하게는 0.01%이며, 더 바람직하게는 0.03%이다. Cu함유량의 상한은, 바람직하게는 3.8%이며, 더 바람직하게는 3.5%이다.Like Ni and Co, copper (Cu) stabilizes austenite structure and finely precipitates during use, contributing to improvement of creep strength. If any amount of Cu is contained, this effect is obtained. However, when Cu is excessively contained, the hot workability is deteriorated. Therefore, an upper limit is made into 4%. The lower limit of the Cu content is preferably 0.01%, more preferably 0.03%. The upper limit of the Cu content is preferably 3.8%, more preferably 3.5%.

Mo:0~4%Mo : 0 ~ 4%

몰리브덴(Mo)은, W와 마찬가지로, 매트릭스에 고용되어 고온에서의 크리프 강도나 인장 강도의 향상에 기여한다. Mo를 조금이라도 함유하면, 이 효과가 얻어진다. 그러나, Mo를 과잉으로 함유하면, 입내의 변형 저항이 높아져 내SIPH 균열성이 저하됨과 함께, 크리프 강도가 저하되는 경우가 있다. 또한, Mo는 고가의 원소이며, 다량의 함유는 비용의 증대를 초래한다. 그 때문에, 상한은 4%로 한다. Mo함유량의 하한은, 바람직하게는 0.01%이며, 더 바람직하게는 0.03%이다. Mo함유량의 상한은, 바람직하게는 3.8%이며, 더 바람직하게는 3.5%이다.Molybdenum (Mo), like W, is dissolved in a matrix and contributes to the improvement of creep strength and tensile strength at high temperature. If Mo is contained at all, this effect is obtained. However, when Mo is excessively contained, the strain resistance in the mouth is increased, the SIPH crack resistance is lowered, and the creep strength may be lowered in some cases. In addition, Mo is an expensive element, and a large amount of content leads to an increase in cost. Therefore, an upper limit is made into 4%. The lower limit of the Mo content is preferably 0.01%, more preferably 0.03%. The upper limit of the Mo content is preferably 3.8%, more preferably 3.5%.

제3군 Ca:0~0.02%, Mg:0~0.02%, REM:0~0.2%Group 3 Ca: 0% to 0.02%, Mg: 0% to 0.02%, REM: 0% to 0.2%

제3군에 속하는 원소는 Ca, Mg, 및 REM이다. 이들 원소는, 합금의 열간 가공성을 개선한다.Elements belonging to the third group are Ca, Mg, and REM. These elements improve the hot workability of the alloy.

Ca:0~0.02%Ca : 0 ~ 0.02%

칼슘(Ca)은, 제조 시의 열간 가공성을 개선한다. Ca를 조금이라도 함유하면, 이 효과가 얻어진다. 그러나, Ca를 과잉으로 함유하면, 산소와 결합하여 합금의 청정성을 현저하게 저하시켜, 오히려 열간 가공성이 저하된다. 그 때문에, 상한은 0.02%로 한다. Ca함유량의 하한은, 바람직하게는 0.0005%이며, 더 바람직하게는 0.001%이다. Ca함유량의 상한은, 바람직하게는 0.01%이며, 더 바람직하게는 0.005%이다.Calcium (Ca) improves hot workability at the time of manufacture. If any amount of Ca is contained, this effect is obtained. However, when Ca is excessively contained, the cleanliness of the alloy is remarkably lowered by bonding with oxygen, and rather the hot workability is lowered. Therefore, an upper limit is made into 0.02%. The lower limit of the Ca content is preferably 0.0005%, more preferably 0.001%. The upper limit of Ca content is preferably 0.01%, more preferably 0.005%.

Mg:0~0.02%Mg: 0% to 0.02%

마그네슘(Mg)은, Ca와 마찬가지로, 제조 시의 열간 가공성을 개선한다. Mg를 조금이라도 함유하면, 이 효과가 얻어진다. 그러나, Mg을 과잉으로 함유하면, 산소와 결합하여 합금의 청정성을 현저하게 저하시켜, 오히려 열간 가공성이 저하된다. 그 때문에, 상한은 0.02%로 한다. Mg함유량의 하한은, 바람직하게는 0.0005%이며, 더 바람직하게는 0.001%이다. Mg함유량의 상한은, 바람직하게는 0.01%이며, 더 바람직하게는 0.005%이다.Magnesium (Mg), like Ca, improves the hot workability at the time of manufacture. If any amount of Mg is contained, this effect is obtained. However, when Mg is excessively contained, the cleanliness of the alloy is remarkably lowered by bonding with oxygen, and rather the hot workability is lowered. Therefore, an upper limit is made into 0.02%. The lower limit of the Mg content is preferably 0.0005%, more preferably 0.001%. The upper limit of the Mg content is preferably 0.01%, more preferably 0.005%.

REM:0~0.2%REM: 0-0.2%

희토류 원소(REM)는, Ca나 Mg와 마찬가지로, 제조 시의 열간 가공성을 개선한다. REM을 조금이라도 함유하면, 이 효과가 얻어진다. 그러나, REM을 과잉으로 함유하면, 산소와 결합하여 합금의 청정성을 현저하게 저하시켜, 오히려 열간 가공성이 저하된다. 그 때문에, 상한은 0.2%로 한다. REM 함유량의 하한은, 바람직하게는 0.0005%이며, 더 바람직하게는 0.001%이다. REM 함유량의 상한은, 바람직하게는 0.15%이며, 더 바람직하게는 0.1%이다.The rare earth element (REM), like Ca and Mg, improves hot workability at the time of manufacture. If any amount of REM is contained, this effect is obtained. However, when the REM is excessively contained, the cleanliness of the alloy is significantly reduced by bonding with oxygen, and the hot workability is lowered rather. Therefore, an upper limit is made into 0.2%. The lower limit of the REM content is preferably 0.0005%, more preferably 0.001%. The upper limit of REM content becomes like this. Preferably it is 0.15%, More preferably, it is 0.1%.

「REM」이란 Sc, Y 및 란타노이드의 합계 17원소의 총칭이며, REM의 함유량은 REM 중 1종 또는 2종 이상의 원소의 합계 함유량을 가리킨다. 또, REM은 일반적으로 미쉬메탈에 함유된다. 이 때문에 예를 들면, 합금에 미쉬메탈을 첨가하여, REM의 함유량이 상기의 범위가 되도록 해도 된다."REM" is a generic term for 17 elements in total of Sc, Y and lanthanoid, and the content of REM refers to the total content of one or two or more elements in the REM. In addition, REM is generally contained in mismetal. For this reason, for example, a misch metal may be added to the alloy so that the content of REM falls within the above range.

또한, 「REM」 중에서도, Nd는 S나 P와의 친화력이 강하고, 황화물이나 인화물을 형성하여, 용접 액화 균열 감수성을 저하시키는 효과를 특별히 가지기 때문에, 이것을 활용하는 것이 보다 바람직하다.In addition, among "REM", Nd has affinity with S and P, has the effect of forming a sulfide or a phosphide, and reducing weld liquefaction cracking sensitivity, and it is more preferable to utilize this.

[조직][group]

결정입도 번호:2.0번 이상 7.0번 미만Crystal grain size: It is less than 7.0 times more than 2.0 times

본 실시 형태에 의한 오스테나이트계 내열합금은, 결정입경이 ASTM E112에 규정되는 결정입도 번호로 2.0번 이상 7.0번 미만인 조직을 가진다.The austenitic heat-resistant alloy according to the present embodiment has a structure in which the grain size is 2.0 or more and 7.0 or less by the grain size number specified in ASTM E112.

본 실시 형태에 의한 오스테나이트계 내열합금을 이용한 용접 구조물에 있어서, 그 용접열 영향부에 충분한 내SIPH 균열성을 부여하기 위해서는, 용접에 의한 열사이클을 받아도 용접열 영향부의 결정입경이 과도하게 조대해지지 않도록, 용접 전의 조직의 결정입경을, ASTM E112에 규정되는 결정입도 번호로 2.0번 이상의 세립으로 할 필요가 있다. 그러나, 결정입경이 7.0번 이상의 세립이 되면, 필요한 크리프 강도가 얻어지지 않는다. 그 때문에, 결정입경을 2.0번 이상 7.0번 미만으로 한다.In the weld structure using the austenitic heat-resistant alloy according to the present embodiment, in order to provide sufficient SIPH crack resistance to the weld heat affected zone, the crystal grain diameter of the weld heat affected zone is excessively adjusted even when subjected to heat cycle by welding. It is necessary to make the grain size of the structure before welding into the grain size 2.0 or more by the grain size number prescribed | regulated to ASTM E112 so that it may not become bad. However, if the grain size becomes fine grains of 7.0 or more, the required creep strength cannot be obtained. Therefore, the grain size is made into 2.0 times or more and less than 7.0 times.

상기의 결정입경을 가지는 조직은, 상기의 화학 조성의 합금을 적절한 조건으로 열처리함으로써 얻어진다. 이 조직은 예를 들면, 상기의 화학 조성의 합금을 열간 가공이나 냉간 가공으로 소정의 형상으로 성형한 후, 900~1250℃의 온도로 3~60분간 유지한 후 수냉하는 고용화 열처리를 실시함으로써 달성된다. 고용화 열처리의 유지 온도가 높을 수록, 또, 유지 시간이 길 수록, 결정입경이 커진다(결정입도 번호가 작아진다). 고용화 열처리는, 1120~1220℃의 온도로 3~45분간 유지한 후 수냉하는 것이 보다 바람직하고, 1140~1210℃의 온도로 3~30분간 유지한 후 수냉하는 것이 더 바람직하다.The structure which has said crystal grain size is obtained by heat-processing the alloy of said chemical composition on appropriate conditions. This structure is formed by, for example, forming an alloy of the above chemical composition into a predetermined shape by hot working or cold working, and then maintaining a solution at a temperature of 900 to 1250 ° C. for 3 to 60 minutes to perform a solid solution heat treatment for cooling water. Is achieved. The higher the holding temperature of the solid solution heat treatment and the longer the holding time, the larger the grain size (the smaller the grain size number). It is more preferable to carry out water cooling after maintaining solid solution heat processing at the temperature of 1120-1220 degreeC for 3 to 45 minutes, and it is more preferable to carry out water cooling after maintaining for 3 to 30 minutes at the temperature of 1140-1210 degreeC.

이상, 본 발명의 일실시 형태에 의한 오스테나이트계 내열합금을 설명했다. 본 실시 형태에 의하면, 우수한 내균열성 및 고온 강도가 안정적으로 얻어지는 오스테나이트계 내열합금이 얻어진다.In the above, the austenitic heat-resistant alloy which concerns on one Embodiment of this invention was demonstrated. According to this embodiment, the austenitic heat-resistant alloy in which excellent crack resistance and high temperature strength are stably obtained is obtained.

<실시예><Example>

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명은, 이러한 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The present invention is not limited to these examples.

표 1에 나타내는 화학 조성을 가지는 A~J의 재료를 실험실 용해하여 주입(鑄入)한 잉곳을, 1000~1150℃의 온도 범위에서 열간 단조 및 열간 압연하여, 두께 20mm의 판으로 했다. 이 판을 다시 냉간 압연하여 두께 16mm로 했다. 이 판을 1200℃로 소정 시간 유지한 후 수냉하는 고용화 열처리를 실시했다. 고용화 열처리 후, 기계 가공에 의해 두께 14mm, 폭 50mm, 길이 100mm의 판으로 성형했다. 또, 이 판과는 별도로, 고용화 열처리한 판으로부터 조직 관찰용의 시료를 채취하여, ASTM E112에 준거하여 조직의 결정입경을 측정했다. 또한, 재료 A에 대해서는, 고용화 열처리의 유지 시간을 3~30분의 범위에서 변화시켜, 결정입경이 상이한 재료를 제작했다.The ingot which melt | dissolved and inject | poured the material of A-J which has the chemical composition shown in Table 1 by the hot forging and hot rolling in the temperature range of 1000-1150 degreeC was made into the board of thickness 20mm. The plate was further cold rolled to a thickness of 16 mm. The plate was held at 1200 ° C. for a predetermined time and then subjected to a solid solution heat treatment for cooling with water. After solid solution heat treatment, it shape | molded into the board of thickness 14mm, width 50mm, and length 100mm by machining. In addition to this plate, a sample for texture observation was taken from a plate subjected to a solid solution heat treatment, and the grain size of the structure was measured in accordance with ASTM E112. In addition, about the material A, the holding time of the solid solution heat treatment was changed in the range of 3-30 minutes, and the material from which a crystal grain size differs was produced.

Figure 112017129705118-pct00001
Figure 112017129705118-pct00001

[용접 시공성][Welding workability]

상기에서 제작한 판의 길이 방향을 따라, 도 1에 나타내는 개선 가공을 실시했다. 개선 가공을 실시한 판들을 맞대어, 가스 텅스텐 아크 용접법에 의해, 각 마크당 2이음매씩, 맞댐 용접을 행하여 용접 이음매를 제작했다. 용접은, 용가 재료를 이용하지 않고, 입열량은 5kJ/cm로 했다.The improvement process shown in FIG. 1 was implemented along the longitudinal direction of the plate produced above. The plates subjected to the improvement process were faced to each other, and the butt welding was performed by two joints per mark by the gas tungsten arc welding method to produce a welded joint. Welding did not use a filler material, and the heat input amount was 5 kJ / cm.

얻어진 용접 이음매 중, 2이음매 모두 용접선의 전체 길이에 걸쳐, 폭이 2mm 이상인 이면 비드가 형성된 것을, 용접 시공성이 양호한 것으로 하여 「합격」이라고 했다. 2이음매 중 일부라도 이면 비드가 형성되지 않은 부분이 있었던 것을 용접 시공성이 불량한 것으로 하여 「불가」라고 판정했다.Among the obtained welded joints, the two joints were formed with a backside bead having a width of 2 mm or more over the entire length of the weld line, and were referred to as "passed" because the weldability was good. It was judged that there was a part in which a back side bead was not formed even in some of 2 joints, and was "not impossible" as having poor weldability.

[내용접균열성][Content cracking]

초층만 용접한 상기의 용접 이음매를, JIS G 3106(2008)에 규정된 SM400B 상당의 시판의 강판(두께 30mm, 폭 200mm, 길이 200mm) 상에, JIS Z 3224(2010)에 규정된 피복 아크 용접봉 ENi6625를 이용하여 사방 둘레를 구속 용접했다. 그 후, JIS Z 3334(2011)에 규정된 SNi6625 해당의 티그 와이어를 이용하여, 입열 10~15kJ/cm로 TIG 용접에 의해 개선 내에 적층 용접을 행하여, 각 마크당 2이음매씩 용접 이음매를 제작했다.The above-mentioned welding seam welded only to the first layer is coated arc welding rod specified in JIS Z 3224 (2010) on a commercially available steel plate (thickness 30 mm, width 200 mm, length 200 mm) equivalent to SM400B specified in JIS G 3106 (2008). Constrained welds were made around all sides using ENi6625. Thereafter, using a Tig wire corresponding to SNi6625 specified in JIS Z 3334 (2011), lamination welding was performed within the furnace by TIG welding at a heat input of 10 to 15 kJ / cm to produce a welded joint by two seams per mark. .

각 마크의 용접 이음매의 한쪽에, 700℃×500시간의 시효 열처리를 행했다. 용접한 그대로의 용접 이음매 및 시효 열처리를 실시한 용접 이음매의 각 5개소로부터, 관찰면이 이음매의 횡단면(용접 비드와 수직인 단면)이 되도록 시료를 채취했다. 채취한 시료를 경면 연마, 부식시킨 후, 광학 현미경에 의해 검경하여, 용접열 영향부에 있어서의 균열의 유무를 조사했다. 5개의 시료 모두에서 균열이 관찰되지 않았던 용접 이음매를 「양」, 1개의 시료에서 균열이 관찰된 용접 이음매를 「가」로 하여, 합격이라고 판단했다. 2개 이상의 시료에서 균열이 관찰된 용접 이음매를 「불가」라고 판단했다.On one side of the welded joint of each mark, the aging heat treatment of 700 degreeC x 500 hours was performed. Samples were taken from each of the five welded joints as they were welded and the welded joints subjected to aging heat treatment so that the observation plane was a cross section (cross section perpendicular to the weld bead) of the joint. After the sample was mirror polished and corroded, it was inspected by an optical microscope to investigate the presence or absence of cracks in the weld heat affected zone. It was judged as "pass" for the weld joint in which the crack was not observed in all five samples as "amount", and the weld joint in which the crack was observed in one sample as "a". It was judged that the welded joint in which the crack was observed in two or more samples was "not possible".

[크리프 파단 강도][Creep Breaking Strength]

내용접균열성 시험에서 합격한 용접한 그대로의 용접 이음매로부터, 용접 금속이 평행부의 중앙이 되도록 환봉 크리프 파단 시험편을 채취했다. 모재의 목표 파단 시간이 약 1000시간이 되는 700℃, 167MPa의 조건으로 크리프 파단 시험을 행했다. 모재 파단하고, 또한, 그 파단 시간이 모재의 파단 시간의 90% 이상(즉, 900시간 이상)이 되는 것을 「합격」이라고 했다.Round bar creep rupture test pieces were taken from the welded weld seam that passed the weld cracking test so that the weld metal was at the center of the parallel portion. The creep rupture test was done on 700 degreeC and 167 Mpa which the target breaking time of a base material will be about 1000 hours. The breaking of the base material and the breaking time of 90% or more (that is, 900 hours or more) of the breaking time of the base material were referred to as "passing".

[성능 평가 결과][Performance evaluation result]

성능 평가 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2에는, 각 마크의 오스테나이트계 내열합금의 결정입도 번호를 아울러 나타낸다.Table 2 shows the results of the performance evaluation. In Table 2, the grain size of the austenitic heat-resistant alloy of each mark is shown together.

Figure 112017129705118-pct00002
Figure 112017129705118-pct00002

마크 A-1~A-4, B~D, 및 I의 오스테나이트계 내열합금을 모재로 하는 용접 이음매는, 화학 조성이 적절하며, 모재의 초기 입경이 결정입도 번호로 2.0번 이상 7.0번 미만이었다. 이러한 용접 이음매는, 초층 용접에 있어서 이면 비드가 전체 길이에 걸쳐 형성되어, 양호한 용접 시공성을 가지고 있었다. 또, 모재의 두께가 14mm로 비교적 두꺼웠음에도 불구하고, 시효 열처리를 실시한 경우에도 용접열 영향부에 균열이 생기지 않고, 우수한 내균열성을 가지고 있었다. 또한, 고온의 크리프 파단 강도도 충분했다.Welding joints based on austenitic heat-resistant alloys of marks A-1 to A-4, B to D, and I have an appropriate chemical composition, and the initial particle diameter of the base material is from 2.0 to less than 7.0 times as the grain size. It was. Such weld joint had the back surface bead formed over the full length in superlayer welding, and had favorable weldability. In addition, even though the thickness of the base material was relatively thick (14 mm), even when the aging treatment was performed, cracks did not occur in the weld heat affected zone and had excellent crack resistance. Moreover, the high temperature creep rupture strength was also enough.

마크 A-5의 오스테나이트계 내열합금을 모재로 하는 용접 이음매는, 시효 열처리 후에 SIPH 균열이라고 생각되는 균열이 발생했다. 이것은, 마크 A-5의 오스테나이트계 내열합금의 결정입경이, 너무 조립이였기 때문이라고 생각할 수 있다.The weld joint which uses the austenitic heat-resistant alloy of mark A-5 as a base material generate | occur | produced the crack which is considered to be SIPH crack after an aging heat treatment. This can be considered to be because the crystal grain size of the austenitic heat-resistant alloy of mark A-5 was too granulated.

마크 A-6의 오스테나이트계 내열합금을 모재로 하는 용접 이음매는, 우수한 내균열성을 가지고 있었지만, 크리프 파단 시간이 목표를 밑돌았다. 이것은, 마크 A-6의 오스테나이트계 내열합금의 결정입경이, 너무 세립이였기 때문이라고 생각할 수 있다.Although the welded joint made from the austenitic heat-resistant alloy of mark A-6 had excellent crack resistance, creep rupture time fell short of the target. This may be because the grain size of the austenitic heat-resistant alloy of mark A-6 was too fine.

마크 E의 오스테나이트계 내열합금을 모재로 하는 용접 이음매는, 초층 용접에 있어서, 일부 이면 비드가 형성되지 않았다. 이것은, 마크 E의 오스테나이트계 내열합금의 Sn함유량이 너무 적었기 때문이라고 생각할 수 있다.As for the welding joint which uses the austenitic heat-resistant alloy of mark E as a base material, some back surface beads were not formed in superlayer welding. This may be considered to be because Sn content of the austenitic heat-resistant alloy of mark E was too small.

마크 F의 오스테나이트계 내열합금을 모재로 하는 용접 이음매는, Sn을 함유하지 않지만 S를 다량으로 함유했기 때문에, 이면 비드는 충분히 형성되어 있었다. 그러나, 시효 열처리 후에 SIPH 균열이라고 생각되는 균열이 발생했다.Since the welding joint which uses the austenitic heat-resistant alloy of mark F as a base material did not contain Sn but contained a large amount of S, the back surface bead was fully formed. However, after the aging heat treatment, a crack, which is thought to be a SIPH crack, occurred.

마크 G의 오스테나이트계 내열합금을 모재로 하는 용접 이음매는, 용접한 그대로 및 시효 열처리 후에, 각각 액화 균열 및 SIPH 균열이라고 생각되는 균열이 발생했다. 이것은, 마크 G의 오스테나이트계 내열합금의 Sn함유량이 너무 많았기 때문이라고 생각할 수 있다.As for the welding joint which uses the austenitic heat-resistant alloy of mark G as a base material, the crack considered to be a liquefaction crack and SIPH crack generate | occur | produced as it was welded and after aging heat treatment, respectively. This may be considered to be because Sn content of the austenitic heat-resistant alloy of mark G was too large.

마크 H의 오스테나이트계 내열합금을 모재로 하는 용접 이음매는, 용접 시공성 및 내용접균열성은 양호했지만, 필요로 되는 크리프 강도를 만족하지 않았다. 이것은, 마크 H의 오스테나이트계 내열합금의 Ni함유량이 너무 적었기 때문에, 상안정성이 불안정해졌기 때문이라고 생각할 수 있다.Although the weld joint which used the austenite type heat-resistant alloy of mark H as a base material had favorable weldability and weld cracking resistance, it did not satisfy the required creep strength. This is considered to be because the phase stability became unstable because the Ni content of the austenitic heat-resistant alloy of the mark H was too small.

마크 J의 오스테나이트계 내열합금을 모재로 하는 용접 이음매도 필요로 되는 크리프 강도를 만족하지 않았다. 이것은, 마크 J의 오스테나이트계 내열합금에 함유되는 V량이 하한을 밑돌았기 때문이라고 생각할 수 있다.The weld seam based on the austenitic heat-resistant alloy of mark J also did not satisfy the required creep strength. This is considered to be because the amount of V contained in the austenitic heat-resistant alloy of mark J was below the lower limit.

<산업상의 이용 가능성>Industrial availability

본 발명은, 발전용 보일러의 주증기관이나 고온 재열 증기관 등의 고온 부재로서 이용되는 오스테나이트계 내열합금으로서, 적합하게 이용할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used as an austenitic heat resistant alloy used as a high temperature member such as a main steam engine of a power generation boiler or a high temperature reheat steam pipe.

Claims (3)

화학 조성이, 질량%로,
C:0.04~0.14%,
Si:0.05~1%,
Mn:0.5~2.5%,
P:0.03% 이하,
S:0.001% 미만,
Ni:23~32%,
Cr:20~25%,
W:2.7~5%,
Nb:0.1~0.6%,
V:0.1~0.6%,
N:0.1~0.3%,
B:0.0005~0.01%,
Sn:0.001~0.02%,
Al:0.03% 이하,
O:0.02% 이하,
Ti:0~0.5%,
Co:0~2%,
Cu:0~4%,
Mo:0~4%,
Ca:0~0.02%,
Mg:0~0.02%,
REM:0~0.2%,
잔부:Fe 및 불순물이며,
결정입경이 ASTM E112에 규정되는 결정입도 번호로 2.0번 이상 7.0번 미만인 조직을 가지는, 오스테나이트계 내열합금.
In chemical composition,
C: 0.04 to 0.14%,
Si: 0.05% to 1%,
Mn: 0.5-2.5%,
P: 0.03% or less,
S: less than 0.001%,
Ni: 23-32%,
Cr: 20-25%,
W: 2.7-5%,
Nb: 0.1-0.6%,
V: 0.1-0.6%,
N: 0.1-0.3%,
B: 0.0005% to 0.01%,
Sn: 0.001-0.02%,
Al: 0.03% or less
O: 0.02% or less,
Ti: 0 to 0.5%
Co: 0-2%,
Cu: 0-4%,
Mo: 0-4%,
Ca: 0% to 0.02%
Mg: 0% to 0.02%
REM: 0-0.2%,
Remainder: Fe and impurities
An austenitic heat resistant alloy having a grain size of 2.0 or more and less than 7.0 as the grain size number specified in ASTM E112.
청구항 1에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량%로, 하기의 제1군에서 제3군까지 중 어느 하나의 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유하는, 오스테나이트계 내열합금.
제1군 Ti:0.01~0.5%
제2군 Co:0.01~2%, Cu:0.01~4%, Mo:0.01~4%
제3군 Ca:0.0005~0.02%, Mg:0.0005~0.02%, REM:0.0005~0.2%
The method according to claim 1,
The austenitic heat-resistant alloy in which the said chemical composition contains 1 or more types of elements chosen from any one group from the following 1st group to 3rd group by mass%.
1st group Ti: 0.01 to 0.5%
Group 2 Co: 0.01% to 2%, Cu: 0.01% to 4%, Mo: 0.01% to 4%
Group 3 Ca: 0.0005 to 0.02%, Mg: 0.0005 to 0.02%, REM: 0.0005 to 0.2%
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 오스테나이트계 내열합금을 구비하는, 용접 구조물.The welding structure provided with the austenitic heat-resistant alloy of Claim 1 or 2.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018066573A1 (en) * 2016-10-03 2018-04-12 新日鐵住金株式会社 Austenitic heat-resistant alloy and welding joint using same
KR102445683B1 (en) * 2017-10-03 2022-09-21 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 Austenitic Stainless Steel Weld Metals and Weld Structures
JP7167707B2 (en) * 2018-12-27 2022-11-09 日本製鉄株式会社 Austenitic heat resistant steel
WO2021039266A1 (en) * 2019-08-29 2021-03-04 日本製鉄株式会社 Austenitic heat-resistant steel
CN110551932A (en) * 2019-09-23 2019-12-10 广东鑫发精密金属科技有限公司 304 thin strip stainless steel battery heating piece and preparation method thereof
US11618930B2 (en) * 2019-12-26 2023-04-04 Seiko Watch Kabushiki Kaisha Personal ornament and method for producing personal ornament
EP4324939A1 (en) 2021-04-14 2024-02-21 NIPPON STEEL Stainless Steel Corporation High nickel alloy excellent in high welding temperature cracking resistance
JP7187604B2 (en) * 2021-04-14 2022-12-12 日鉄ステンレス株式会社 High-Ni alloy with excellent weld hot cracking resistance
DE102021211652A1 (en) * 2021-10-15 2023-04-20 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Austenitic alloy, blank and part and process

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009084606A (en) 2007-09-28 2009-04-23 Sumitomo Metal Ind Ltd Austenitic stainless steel for use in high temperature superior in workability after long period of use
JP2013044013A (en) 2011-08-23 2013-03-04 Sanyo Special Steel Co Ltd High strength austenitic heat resistant steel with excellent post-aging toughness

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0753898B2 (en) * 1987-01-24 1995-06-07 新日本製鐵株式会社 High strength austenitic heat resistant alloy
US5378427A (en) * 1991-03-13 1995-01-03 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Corrosion-resistant alloy heat transfer tubes for heat-recovery boilers
JPH05195127A (en) * 1992-01-22 1993-08-03 Sumitomo Metal Ind Ltd Highly corrosion resistant alloy for heat exchanger tube of boiler
JPH09165655A (en) * 1995-12-14 1997-06-24 Nkk Corp Austenitic stainless steel for high temperature apparatus and is production
JP3329261B2 (en) * 1998-03-26 2002-09-30 住友金属工業株式会社 Welding materials and welded joints for high temperature high strength steel
JP4424471B2 (en) * 2003-01-29 2010-03-03 住友金属工業株式会社 Austenitic stainless steel and method for producing the same
CN100473730C (en) * 2004-09-15 2009-04-01 住友金属工业株式会社 Steel tube excellent in exfoliating resistance for scale on inner surface of tube
JP4492805B2 (en) * 2004-09-15 2010-06-30 住友金属工業株式会社 Steel pipe with excellent scale peeling resistance on the inner surface of the pipe
KR20100059957A (en) * 2007-10-03 2010-06-04 수미도모 메탈 인더스트리즈, 리미티드 Austenitic stainless steel
ES2420839T3 (en) * 2007-10-04 2013-08-27 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Austenitic stainless steel
EP2412841B1 (en) * 2009-03-27 2018-11-14 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Austenitic stainless steel
JP5586279B2 (en) * 2010-03-15 2014-09-10 新日鐵住金ステンレス株式会社 Ferritic stainless steel for automotive exhaust system parts
CA2830155C (en) * 2011-06-24 2015-12-29 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Carburization resistant metal material
JP5930635B2 (en) * 2011-09-26 2016-06-08 山陽特殊製鋼株式会社 Austenitic heat resistant steel having excellent high temperature strength and method for producing the same
US9347121B2 (en) * 2011-12-20 2016-05-24 Ati Properties, Inc. High strength, corrosion resistant austenitic alloys
JP5786830B2 (en) * 2012-09-03 2015-09-30 新日鐵住金株式会社 High-strength austenitic stainless steel for high-pressure hydrogen gas
CN103966528A (en) * 2014-04-29 2014-08-06 宝钢不锈钢有限公司 Austenitic stainless steel containing Sn and manufacturing method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009084606A (en) 2007-09-28 2009-04-23 Sumitomo Metal Ind Ltd Austenitic stainless steel for use in high temperature superior in workability after long period of use
JP2013044013A (en) 2011-08-23 2013-03-04 Sanyo Special Steel Co Ltd High strength austenitic heat resistant steel with excellent post-aging toughness

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