WO2007119847A1

WO2007119847A1 - Ｎｉ基耐熱合金溶接用ワイヤー

Info

Publication number: WO2007119847A1
Application number: PCT/JP2007/058256
Authority: WO
Inventors: Takanori Matsui; Komei Kato; Takuya Murai; Yoshitaka Uemura; Daisuke Yoshida; Ikuo Okada
Original assignee: Mitsubishi Materials Corporation; Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2007-10-25
Also published as: EP2008757A4; CN101421072B; JP5201708B2; JP2007301635A; CN101421072A; US8187531B2; EP2008757B1; EP2008757A1; US20090123328A1

Abstract

　質量％で、Ｃｒ：１４．０～２１．５％、Ｃｏ：６．５～１４．５％、Ｍｏ：６．５～１０．０％、Ｗ：１．５～３．５％、Ａｌ：１．２～２．４％、Ｔｉ：１．１～２．１％、Ｆｅ：７．０％以下、Ｂ：０．０００１～０．０２０％、Ｃ：０．０３～０．１５％を含有し、必要に応じてＮｂ：０．１～１．０％を含有し、残りがＮｉと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれるＳおよびＰの含有量をそれぞれ質量％で、Ｓ：０．００４％以下、Ｐ：０．０１０％以下になるように規定した成分組成、並び素地中にＭ６Ｃ型炭化物およびＭＣ型炭化物が均一分散している組織を有するＮｉ基耐熱合金溶接用ワイヤー。

Description

Ni基耐熱合金溶接用ワイヤー

技術分野

[0001] この発明は、 Ni基耐熱合金製機械部品、特に A1および Tiを含有する析出強化型 Ni基耐熱合金製機械部品を溶接により作製したり、修復したりするために使用する N i基耐熱合金溶接用ワイヤーに関するものである。特にこの発明は、ガスタービンの各種機械部品を溶接により効率よく作製したり修復するために使用する Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーに関するものである。

本願は、 2006年 4月 14日に、日本に出願された特願 2006— 111750号および 2 007年 4月 9日に出願された特願 2007— 101375号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

背景技術

[0002] 一般に、ガスタービンを構成する各種機械部品は Ni基耐熱合金で作製することは知られており、これら各種機械部品を構成する Ni基耐熱合金としては、例えば、質量 %で以下のような組成を有する耐熱合金が知られている。

19. 5%Cr- 13. 5%Co— 4. 3%Mo— 1. 4%A1— 3%Ti— 0. 6%C— 0. 05%Zr -0. 006%B—残部 N もなる Ni基耐熱合金、

19%Cr- l l%Co- 9. 8%Mo— 1. 5%A1— 3. 2%Ti— 0. 09%C— 0. 007%B —残部 Mからなる Ni基耐熱合金、

19%Cr- 12%Co - 6%Mo - 1 %W- 2%A1- 3%Ti- 0. 03%C— 0. 007%B —残部 Mからなる Ni基耐熱合金、

16%Cr-8. 5%Co- l . 8%Mo— 2. 6%W— 1. 8%Ta— 0. 9%Nb— 3. 5%A1 - 3. 5%Ti-0. l l%C-0. 05%Zr-0. 01%B—残部 Niからなる Ni基耐熱合金

[0003] これら Ni基耐熱合金カゝらなるガスタービンの各種機械部品は溶接により作製される。これら Ni基耐熱合金を溶接するためのワイヤーの一例として、質量％で、 Cr: 18〜 22%、じ0 : 10%以下、八1: 0. 2〜0. 7%、Ta, Moおよび Wの内の 1種または 2種： 1 5〜28%、 C:0.09%以下、 Zr:0.06%以下、 B:0.015%以下、 Mn:0.4〜1.2 %、 Si :0.2-0.45%,残部 Niおよび不可避不純物からなる成分組成を有する Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーが提供されて、る。この Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーは室温で (すなわち、修復する部品を予め加熱することなく） TIG溶接または MIG溶接することができ、その溶接部分は優れた延性、良好な耐酸化性、および必要な高温引張強さとクリープ耐性を有するとされている（特許文献 1：特開 2001— 158929号公報参照）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 近年、溶接による各種機械部品の製造スピードを上げることによる製造コストの削減、さらに溶接による修復作業の迅速ィ匕が求められている。同時に、使用環境の高温化に伴い、溶接部の高温強度の向上が求められている。そこで、一層高出力で溶接を行うことにより溶接スピードを上げ、それによつて溶接作業を迅速に効率よく行おうと試みられている。しかし、溶接スピードを上げると、溶接部に主に湯回り不良による溶接金属割れが発生しやすぐ特に高温強度が得られる溶接棒ほど溶接金属割れが顕著となる。そのため溶接による Ni基耐熱合金製各種機械部品の製造および溶接による修復作業の迅速化が妨げられて!/ヽた。

課題を解決するための手段

[0005] そこで、本発明者等は力かる課題を解決すべく研究を行った結果、以下 (A)〜 (D )に示されるような研究結果が得られたのである。

(A)質量⁰ /₀で、 Cr:14.0〜21.5%、 Co:6.5〜14.5%、 Mo :6.5~10.0%、 W :1.5〜3.5%、A1:1.2〜2.4%、Ti:l.1〜2. l%、Fe:7.0%以下、 B:0.000 1〜0.020%、 C:0.03〜0.15%を含有し、さらに必要に応じて Nb:0.1〜1.0% を含有し、残りが Niと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれる Sおよび Pの含有量をそれぞれ S:0.004%以下、 P:0.010%以下になるように規定した成分組成を有し、さらに γ相素地中に M C型炭化物および MC型炭化物が均一

6

分散してヽる組織を有する Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーは、従来の Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーに比べて Ni基耐熱合金製各種機械部品を高速溶接しても溶接部に主に湯回り不良による溶接金属割れが発生しにくい。

[0006] (B)前記 M C型炭化物における Mは、 Ni:12.0〜45.0%、 Cr:9.0〜22.0%、

6

Co:0.5〜13.5%、W:2.0〜24.0%、 Al:5.0%以下、 Ti:0.5〜6.0%を含有し、さらに必要に応じて Nb:l.0%以下を含有し、残部が Moおよび不可避不純物からなる成分組成を有することが好まし、。

前記 MC型炭化物における Mは、 Ni:7.0%以下、 Cr:6.0%以下、 Co: 12.0% 以下、 Mo:57.0%以下、 W:15%以下、 Al:6.0%以下を含有し、さらに必要に応じて Nb： 65%以下を含有し、残部が Tiおよび不可避不純物力もなる成分組成を有することが好ましい。

(C)前記 M C型炭化物および MC型炭化物は、いずれも平均粒径： 0.3〜4. O^m

6

を有し、素地中に M C型炭化物および MC型炭化物の合計が 0.5〜16.0面積％

6

の割合で均一分散して、ることが一層好ま、、

(D)前記 (A)〜 (C)記載の条件を満たす溶接用ワイヤーは、溶接金属割れを伴わないで高速溶接が可能であり、溶接部の高温引張強度および高温延性に優れ、 MIG 溶接にも適用できる。

[0007] この発明は、力かる研究結果に基づ、て成されたものであって、以下の態様を有する。

(1)この発明の第 1の態様は、質量⁰ /₀で、 Cr:14.0〜21.5%、Co:6.5〜14.5% 、Mo:6.5~10.0%、W:1.5〜3.5%、A1:1.2〜2.4%、Ti:l.1〜2.1%、 F e:7.0%以下、 B:0.0001〜0.020%、 C:0.03〜0. 15%を含有し、残り力Niと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれる Sおよび Pの含有量をそれぞれ質量％で、 S:0.004%以下、 P:0.010%以下になるように規定した成分組成、並びに γ相素地中に M C型炭化物および MC型炭化物が均一分散している糸且織

6

を有する Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーである。

[0008] (2)この発明の第 2の態様は、質量⁰ /₀で、 Cr:14.0〜21.5%、 Co :6.5〜14.5% 、Mo:6.5~10.0%、W:1.5〜3.5%、A1:1.2〜2.4%、Ti:l.1〜2.1%、 F e:7.0%以下、 Nb:0.1〜1.0%、B:0.0001〜0.020%、 C:0.03〜0.15% を含有し、残りが Niと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれる Sおよび Pの含有量をそれぞれ質量％で、 S:0.004%以下、 P:0.010%以下になるように規定した成分組成、並びに γ相中に相が均一分散している素地中に M C型

6 炭化物および MC型炭化物が均一分散している組織を有する Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーである。

(3)この発明の第 3の態様は、前記第 1の態様に力かる Ni基耐熱合金溶接ワイヤーであって、前記 M C型炭化物における Mは、質量％で、 Ni:12.0-45.0%、 Cr:9

6

.0〜22.0%、Co:0.5〜13.5%、W:2.0〜24.0%、 Al:5.0%以下、 Ti:0.5

〜6.0%を含有し、残部が Moおよび不可避不純物力なる成分組成を有し、前記 MC型炭化物における Mは、質量％で、 Ni:7.0%以下、 Cr:6.0%以下、 Co: 12. 0%以下、 Mo:57.0%以下、 W: 15%以下、 Al:6.0%以下を含有し、残部が Tiおよび不可避不純物からなる成分組成を有する Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーである。

[0009] (4)この発明の第 4の態様は、前記第 2の態様に力かる Ni基耐熱合金溶接ワイヤーであって、前記 M C型炭化物における Mは、質量％で、 Ni:12.0-45.0%、 Cr:9

6

.0〜22.0%、Co:0.5〜13.5%、W:2.0〜24.0%、 Al:5.0%以下、 Ti:0.5 〜6.0%、Nb:l.0%以下を含有し、残部が Moおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、前記 MC型炭化物における Mは、質量％で、 Ni:7.0%以下、 Cr:6.0 %以下、 Co: 12.0%以下、 Mo :57.0%以下、 W: 15%以下、 Nb:65%以下、 A1: 6.0%以下を含有し、残部が Tiおよび不可避不純物力なる成分組成を有するの N i基耐熱合金溶接用ワイヤーである。

(5)この発明の第 5の態様は、前記第 1、第 2、第 3、第 4いずれかの態様に力かる Ni 基耐熱合金溶接ワイヤーであって、前記 M C型炭化物および MC型炭化物は、い

6

ずれも平均粒径： 0.3〜4. を有し、素地中に M C型炭化物および MC型炭化

6

物の合計が 0.5〜16.0面積％の割合で均一分散している Ni基耐熱合金溶接用ヮィヤーである。

[0010] この発明の前記成分糸且成および素地中に M C型炭化物および MC型炭化物が均

6

一分散して!/、る組織を有する Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーは、以下の製造方法によって、得ること力できる。質量⁰ /₀で、 Cr:14.0〜21.5%、 Co :6.5〜14.5%、 M o:6.5~10.0%、W:1.5〜3.5%、A1:1.2〜2.4%、Ti:l.1〜2. l%、Fe:7 . 0⁰/₀以下、 Β : 0. 0001〜0. 020%, C : 0. 03〜0. 15⁰/₀を含有し、さら【こ必要【こ応じて Nb : 0. 1〜1. 0%を含有し、残りが Niと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれる Sおよび Pの含有量をそれぞれ質量％で、 S : 0. 004%以下、 P : 0. 010%以下になるように規定した成分組成を有する Ni基耐熱合金を溶解してインゴットを得る。得られたインゴットに熱間鍛造、熱間圧延などの熱間加工を繰り返し施す工程において、 γ 'ソルバス（solvus) + 20°C〜 γ 'ソルバス（solvus) + 200°Cの間の温度に加熱したのち、加熱温度〜 γ 'ソルバス（solvus)— 150°Cに至る温度域で所望の製品領域に加工率： 15%以上の加工を少なくとも 2回以上行う。その後、必要に応じて冷間加工を行った後、 γ ソルバス（solvus) + 20°C〜 γ ,ソルバス（solv us) + 200°Cの間に加熱したのち冷却する溶体ィ匕処理を行う。こうして、この発明の、前記成分糸且成および素地中に M C型炭化物および MC型炭化物が均一分散して

6

いる組織を有する Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーが得られる。

[0011] 次に、この発明の Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーの成分組成および組織を上記の通りに限定した理由を説明する。

[0012] [I]成分組成

(a)クロム（Cr)

Cr成分には、良好な保護被膜を形成して合金の高温耐酸化性および高温耐硫化性などの高温耐食性を向上させ、さらに Cと M C型炭化物および MC型炭化物を形

6

成し、湯流れ性を向上させる作用がある。し力し Crの含有量が質量％で、 14. 0%未満では十分な高温耐酸化性および高温耐食性を確保することができな!/ヽ。一方 Cr の含有量が 21. 5%を越えると、 σ相や相などの有害相を析出し、高温耐酸ィ匕性および高温耐食性の低下をきすとともに脆ィ匕を招き、溶接性が低下するので好ましくない。したがって、この発明の Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーに含まれる Cr量を質量 %で、 14. 0-21. 5%と定めた。 Crの含有量の一層好ましい範囲は質量％で、 15 . 5〜20. 0%である。

[0013] (b) コバルト（Co)

Co成分は、主に素地（γ相）に固溶してクリープ特性を向上させ、 MC型炭化物を形成し、湯流れ性を向上させる作用がある。しかし、 Coの含有量が質量％で、 6. 5 %未満では十分なクリープ特性を付与することができないので好ましくない。一方、 1 4. 5%を越えて Coを含有すると、熱間加工性および冷間加工性を低下させると共に、燃焼器などの使用中における高温延性を低下させるので好ましくない。したがって、 Coの含有量を質量％で、 6. 5-14. 5%と定めた。 Coの含有量の一層好ましい範囲は質量⁰ /₀で、 7. 5〜13. 5%である。

[0014] (c)モリブデン（Mo)

Mo成分には、素地（ γ相）に固溶して高温引張特性、クリープ特性およびクリープ疲労特性を向上させる作用を有し、その作用は特に Wとの共存において複合効果を発揮する。さらに Moは、 Cと M C型炭化物および MC型炭化物を形成して湯流れ性

6

を向上させる作用がある。しかし、 Moの含有量が質量％で、 6. 5%未満では十分な高温延性およびクリープ疲労特性を付与することができない。一方 Moを 10. 0%を越えて含有すると、熱間加工性および冷間加工性が低下するとともに相などの有害相が析出して脆ィ匕を招き、溶接性を低下させるので好ましくない。したがって、 Mo の含有量を質量％で、 6. 5-10. 0%と定めた。 Moの含有量の一層好ましい範囲は質量⁰ /₀で、 7. 0〜9. 5%である。

[0015] (d) タングステン (W)

W成分には、素地（γ相）および相に固溶して高温引張特性、クリープ特性およびクリープ疲労特性を向上させる作用がある。また W成分には、 Moと共存下で素地への固溶強化による複合強化を発揮し、さらに Cと M C型炭化物および MC型炭化

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物を形成して湯流れ性を向上させる作用がある。しかし Wの含有量が質量％で、 1. 5%未満では、十分な高温延性およびクリープ疲労特性を付与することができな!/、。一方 Wの含有量が 3. 5%を越えると熱間加工性および冷間加工性が低下すると共に溶接性も低下するので好ましくない。したがって、 Wの含有量を質量％で、 1. 5〜 3. 5%と定めた。 Wの含有量の一層好ましい範囲は質量⁰ /₀で、 2. 0〜3. 0%である

[0016] (e) ァノレミニゥム（A1)

A1成分は、時効処理を経ることで主要析出強化相である γ ' 相（Ni A1)を構成し

3

て高温引張特性、クリープ特性およびクリープ疲労特性を向上させる作用がある。しかし、 Alの含有量が質量％で、 1. 2%未満では γ ' 相の析出割合が不十分なために所望の高温強度を確保することができない。一方、 A1の含有量が 2. 4%を越えると熱間加工性および冷間加工性が低下すると共に、 y ' 相の構成量が過剰となり、延性が低下するとともに溶接性が低下するので好ましくない。したがって、 A1の含有量を質量％で、 1. 2〜2. 4%と定めた。 A1の含有量の一層好ましい範囲は質量％で、 1. 4〜2. 2%である。

[0017] (D チタン (Ti)

Ti成分は、主として γ ' 相に固溶して高温引張特性、クリープ特性およびクリープ疲労特性を向上させ、さらに Cと MC型炭化物を形成して湯流れ性を向上させる作用がある。しかし Tiの含有量が質量％で、 1. 1%未満では γ ' 相の析出割合が不十分なために所望の高温強度を確保することができない。一方 Tiの含有量が 2. 1%を越えると熱間加工性および冷間加工性が低下するので好ましくな、。したがって Tiの含有量を質量％で、 1. 1〜2. 1%と定めた。 Tiの含有量の一層好ましい範囲は質量 %で、 1. 3〜1. 9%である。

[0018] (g)ホウ素（B)

B成分は、 Crや Mo等と M B型硼化物を形成して湯流れ性を向上させる作用を有

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する。しかし、 Bの含有量が質量％で、 0. 0001%未満では硼化物の構成量が不十分で十分な湯流れ性が得られない。一方 Bを、 0. 020%を越えて含有すると、硼化物の構成量が過剰となりすぎて熱間加工性、冷間加工性、溶接性などが低下するので好ましくない。したがって、 Bの含有量を質量％で、 0. 0001-0. 020%と定めた。 Bの含有量の一層好ましい範囲は質量⁰ /₀で、 0. 0002〜0. 010%である。

[0019] (h)炭素 (C)

C成分は、 Tiや Mo等と M C型炭化物や MC型炭化物を形成して湯流れ性を向上

6

させることにより溶接スピードを向上させる作用を有する。し力 Cの含有量が質量％で、 0. 03%未満では M C型炭化物や MC型炭化物の構成量が不十分なために十

6

分な湯流れ性が得られない。一方、 Cを 0. 15%を越えて含有すると、炭化物の構成量が過剰となりすぎて熱間加工性、冷間加工性および溶接性が低下するので好ましくない。したがって、 Cの含有量を質量％で、 0. 03-0. 15%と定めた。 Cの含有量の一層好ましい範囲は質量⁰ /₀で、 0. 05-0. 12%である。

[0020] (i)鉄 (Fe)

Fe成分は、安価で経済的であると共に熱間加工性を向上させる作用があるので必要に応じて添加する。しかし、 Feの含有量が 7%を越えると、溶接性及び高温強度が劣化するので好ましくない。したがって、 Feの含有量を質量％で、 7%以下（0%を含む）（一層好ましくは、 4%以下）と定めた。

[0021] (j)硫黄 (S)および燐 (P)

Sおよび Pはいずれも高速溶接すると粒界に偏祈して溶接金属割れを招き、特に C と共存下でその傾向が顕著になる。したがって、これらの含有量は可能な限り低いことが好ましい。しかし、その上限は Sは 0. 004%まで許容でき、 Pは 0. 010%まで許容できる。したがって、 Sおよび Pの含有量を質量％で、 S≤0. 004%、 P≤0. 010 % (—層好ましくは、 S≤0. 002%、 P≤0. 008%)に定めた。

[0022] (k)ニオブ（Nb)

Nb成分は、素地（γ相）および γ ' 相に固溶して高温引張特性、クリープ特性およびクリープ疲労特性を向上させ、高温強度をもたらす。さらに Nbは、 Cと MC型炭化物を形成して湯流れ性を向上させる作用を有する。したがって Nbは、必要に応じて添加するが、その含有量が質量％で、 0. 1%未満では不十分なクリープ疲労特性を付与することができない。一方 Nbの含有量が 1. 0%を越えると熱間加工性、冷間加ェ性および溶接性が低下するので好ましくな、。したがって Nbの含有量を質量％で、 0. 1〜1. 0%と定めた。 Nbの含有量の一層好ましい範囲は質量％で、 0. 2〜0. 8 %である。

[0023] [II]炭化物

質量⁰ /₀で、 Cr: 14. 0〜21. 5%, Co : 6. 5〜14. 5%, Mo : 6. 5~10. 0%、W: 1 . 5〜3. 5%、A1: 1. 2〜2. 4%、Ti: l. 1〜2. l%、Fe : 7. 0%以下、 B : 0. 0001 〜0. 020%、 C : 0. 03〜0. 15%を含有し、さらに必要に応じて Nb : 0. 1〜1. 0% を含有し、残りが Niと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれる Sおよび Pの含有量をそれぞれ質量％で、 S : 0. 004%以下、 P : 0. 010%以下になるように規定した成分組成を有する Ni基耐熱合金を溶解してインゴットを得る。得られたインゴットに熱間鍛造、熱間圧延などの熱間加工を繰り返し施す工程において、 γ ' ソルバス（solvus) + 20°C〜 γ 'ソルバス（solvus) + 200°Cの間の温度に加熱したのち、加熱温度〜 γ ソルバス（solvus)— 150°Cに至る温度域で所望の製品領域に加工率： 15%以上の加工を少なくとも 2回以上行う。その後、必要に応じて冷間加工を行った後、 y 'ソルバス（solvus) + 20°C〜 γ 'ソルバス（solvus) + 200°Cの間に加熱したのち冷却する溶体化処理を行う。上記の方法で形成された Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーでは、素地中に平均粒径： 0. 3〜4. を有する M C型炭化物

6

および MC炭化物が面積％で 0. 5〜16. 0%形成される。また、前記 M C型炭化物

6 における Mは、質量⁰ /₀で、 Ni: 12. 0〜45. 0%、 Cr: 9. 0〜22. 0%、 Co : 0. 5〜1 3. 5%、 W: 2. 0〜24. 0%、 Al: 5. 0%以下、 Ti: 0. 5〜6. 0%を含有し、さらに必要に応じて Nb : l. 0%以下を含有し、残部が Moおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、前記 MC型炭化物における Mは、質量％で、 Ni: 7. 0%以下、 Cr: 6. 0 %以下、 Co : 12. 0%以下、 Mo : 57. 0%以下、 W: 15%以下、 Al: 6. 0%以下を含有し、さらに必要に応じて Nb : 65%以下を含有し、残部が Tiおよび不可避不純物からなる成分組成を有する。

[0024] このようにして形成された M C型炭化物および MC炭化物はいずれも湯流れ性を

6

向上させる作用を有するので、この発明の Ni基耐熱合金製ワイヤーの素地中にいかなる割合で均一分散していてもよい。しかし、これら炭化物が平均粒径: 0. 未満、面積率で 0. 5%未満分散していていると湯流れ性効果を十分に発揮できないこと力 Sある。一方、それら炭化物の平均粒径: 4. を越え、面積率： 16. 0%を越えて分散すると、溶接部で合金元素の偏祈が起こり易くなり、強度特性の低下を招きやすくなる。したがって、この発明の Ni基耐熱合金素地中に均一分散する M C型炭化

6 物および MC炭化物は平均粒径： 0. 3〜4. を有し、素地中に M C型炭化物

6

および MC型炭化物の合計が 0. 5〜16. 0面積％の割合で均一分散していることが一層好ましい。

発明の効果

[0025] 上述のように、この発明の溶接用ワイヤーは、ガスタービエンジンなどの各種機械部品を効率よく溶接できるので、一層の低コストィ匕を図ることができる。発明を実施するための最良の形態

[0026] つぎに、この発明の Ni基耐熱合金製ワイヤーを実施例により具体的に説明する。

通常の高周波真空溶解炉を用い、それぞれ表 1〜3に示される成分組成をもった N i基合金溶湯を溶製し铸造してそれぞれ直径： 100mm、高さ： 150mmのインゴットを作製した。これらのインゴットを熱間鍛造してそれぞれ直径: 20mmの寸法を有する丸棒を作製した。

これらの丸棒を冷間引抜カ卩ェして直径： 2. 4mmの表 1〜3に示される成分組成を有し、表 4〜6に示される平均粒径を有する M C型炭化物および MC炭化物が表 4

6

〜6に示される面積率で素地中に均一分散した組織を有する本発明ワイヤー 1〜28 および比較ワイヤー 1〜18を作製した。さらに前記特許文献 1記載の Cr: 20. 75%、 Co : 6%、Al: 0. 42%、Ta: 0. 07%、W: 18. 55%、C : 0. 06%、Zr: 0. 02%、 B : 0. 01%、 Mn: 0. 67%、 Si: 0.38%、残部 Niおよび不可避不純物からなる成分組成を有する従来ワイヤーを用意した。

[0027] さらに、溶接対象として質量⁰ /₀で、 19. 5%Cr— 13. 5%Co— 4. 3%Mo— 1. 4% Al- 3%Ti-0. 06%C-0. 05%Zr— 0. 007%B—残部 N らなる組成を有し、板厚： 8mmの Ni基耐熱合金板を用意した。この Ni基耐熱合金板に 60° の開先カロェを施した素材板を 2枚用意した。これら 2枚の素材板を Y字型開先が形成されるようにかつ lmmの最小の板間隔が形成されるように厚さ： 15mmの拘束台の上に載せて突き合わせ拘束した。この突き合わせ拘束された素材板の開先を、

電流密度： 120A、溶接速度： 5cm/min.、

電流密度： 120A、溶接速度： lOcmZmin.、

電流密度： 120A、溶接速度： 15cmZmin.、

の条件で 0. 75mのビード長さが形成されるように TIG溶接した。溶接金属割れの有無を浸透探傷法により観察し、溶接金属割れがない場合を A、溶接金属割れが 1つでも見つ力つた時は Bとしてその結果を表 4〜6に示した。さらに、溶接金属割れのない溶接後素材に 850°CZ24hZA. C. + 760°C/16h/A. C.の時効処理を施し、溶接部が平行部中央となる引張試験片を作製した。これら引張試験片を用いて温度： 800°Cの高温に保持して高温引張試験を行い、その結果を表 4〜6に示した。表

*印は、この発明の条件から外れた値を示す。

*印は、この発明の条件から外れた値を示す。

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(％) ()MM

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付のクレームの範囲によってのみ限定される。

産業上の利用可能性

本発明のワイヤーを用いれば、 Ni基耐熱合金を高速溶接しても、溶接金属割れがなぐすぐれた高温強度を有する溶接部を形成できる。 Ni基耐熱合金製の各種機械部品を溶接により製造、修復する際に、高速溶接が可能となり、溶接作業の迅速化、およびコストの削減が可能となる。

Claims

請求の範囲

[1] 質量⁰ /₀で、 Cr:14.0〜21.5%, Co :6.5~14.5%, Mo :6.5~10.0%、W:1 .5〜3.5%、A1:1.2〜2.4%、Ti:l.1〜2. l%、Fe:7.0%以下、 B:0.0001 〜0.020%、 C:0.03〜0.15%を含有し、残りが Niと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれる Sおよび Pの含有量をそれぞれ質量％で、 S:0.004% 以下、 P:0.010%以下になるように規定した成分組成、

並びに γ相素地中に M C型炭化物および MC型炭化物が均一分散している糸且織

6

を有する Ni基耐熱合金溶接用ワイヤー。

[2] 質量⁰ /₀で、 Cr:14.0〜21.5%、 Co:6.5〜14.5%、 Mo :6.5~10.0%、 W:l .5〜3.5%、A1:1.2〜2.4%、Ti:l.1〜2. l%、Fe:7.0%以下、 Nb:0.1〜1 .0%、 B:0.0001〜0.020%、 C:0.03〜0.15%を含有し、残り力Niと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれる Sおよび Pの含有量をそれぞれ質量 %で、 S:0.004%以下、 P:0.010%以下になるように規定した成分組成、

6

を有する Ni基耐熱合金溶接用ワイヤー。

[3] 請求項 1記載の Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーであって、前記 M C型炭化物にお

6

ける Mは、質量⁰ /₀で、 Ni:12.0〜45.0%、 Cr:9.0〜22.0%、 Co:0.5〜13.5 %、W:2.0〜24.0%、A1:5.0%以下、 Ti:0.5〜6.0%を含有し、残部が Moおよび不可避不純物力なる成分組成を有し、

前記 MC型炭化物における Mは、質量％で、 Ni:7.0%以下、 Cr:6.0%以下、 C o:12.0%以下、 Mo:57.0%以下、 W:15%以下、 Al:6.0%以下を含有し、残部が Tiおよび不可避不純物からなる成分組成を有する Ni基耐熱合金溶接用ワイヤー

[4] 請求項 2記載の Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーであって、前記 M C型炭化物にお

6

ける Mは、質量⁰ /₀で、 Ni:12.0〜45.0%、 Cr:9.0〜22.0%、 Co:0.5〜13.5 %、W:2.0〜24.0%、A1:5.0%以下、 Ti:0.5〜6.0%、Nb:l.0%以下を含有し、残部が Moおよび不可避不純物力なる成分組成を有し、

前記 MC型炭化物における Mは、質量％で、 Ni:7.0%以下、 Cr:6.0%以下、 C o : 12. 0%以下、 Mo : 57. 0%以下、 W: 15%以下、 Nb : 65%以下、 Al: 6. 0%以下を含有し、残部が Tiおよび不可避不純物からなる成分組成を有する Ni基耐熱合金溶接用ワイヤー。

[5] 請求項 1、 2、 3または 4記載の Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーであって、前記 M C

6 型炭化物および MC型炭化物は、いずれも平均粒径: 0. 3〜4. を有し、素地中に M C型炭化物および MC型炭化物の合計が 0. 5〜16. 0面積％の割合で均一

6

分散して！/、る Ni基耐熱合金溶接用ワイヤー。

[6] 前記 Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーは、 TIG溶接または MIG溶接用のワイヤーである請求項 1、 2、 3、または 4記載の Ni基耐熱合金溶接用ワイヤー。

[7] 前記 Ni基耐熱合金溶接用ワイヤーは、 TIG溶接または MIG溶接用のワイヤーである請求項 5記載の Ni基耐熱合金溶接用ワイヤー。