[发明专利]Ni基耐热合金及其制造方法

说明书

本发明的Ni基耐热合金含有规定量的C、Si、Mn、P、S、N、O、Ni、Co、Cr、Mo、W、B、Al、Ti、Nb、REM、Mg、Ca，余量为Fe和杂质，满足[0.1≤Mo+W≤12.0]、[1.0≤4×Al+2×Ti+Nb≤12.0]、[P+0.2×Cr×B＜0.035]，在合金构件的与长度方向垂直的截面中，从中心部到外表面部的最短距离为40mm以上，外表面部中的奥氏体晶粒度编号为‑2.0～4.0，通过提取残渣分析而得到的以析出物的形式存在的Al、Ti和Nb的总含量满足[(Al+Ti+Nb)_PB/(Al+Ti+Nb)_PS≤10.0]，在常温下满足[YS_S/YS_B≤1.5]以及[TS_S/TS_B≤1.2]。

技术领域

本发明涉及Ni基耐热合金及其制造方法。

背景技术

近年来，为了高效化，世界范围内都在推进提高了蒸汽的温度和压力的超超临界压力锅炉的新建。关于这些超超临界压力锅炉，还计划将以往600℃左右的蒸汽温度提高至650℃以上、进而700℃以上，国内外正在进行技术研发。

这是因为，节约能源、资源有效利用以及用于保护环境的CO₂气体排出量削减已成为解决能源问题的课题之一，成为重要的产业政策。并且还因为，在燃烧化石燃料的发电用锅炉和化学工业用的反应炉等情况下，效率高的超超临界压力锅炉和反应炉是有利的。

蒸汽的高温高压化使实际运行时的锅炉过热器管和化学工业用的反应炉管、以及作为耐热耐压构件的厚板和锻造产品等的温度上升至700℃以上。因此，在这种恶劣的环境中长期使用的合金不仅要求高温强度和高温耐腐蚀性，还要求长期范围内金相组织的稳定性、蠕变断裂延性和耐蠕变疲劳特性良好。

对于上述严格要求，奥氏体不锈钢等Fe基合金的蠕变断裂强度不足。因此，必须使用有效利用了γ'相等的析出的Ni基合金。进而，作为锅炉/化学工业用设备钢管，焊接是不可避免的，因此还要求具有优异的焊接性。

对于上述严格的要求，例如，专利文献1中公开了一种奥氏体系耐热合金，其在HAZ的耐焊接裂纹性和韧性这两方面优异，进而高温下的蠕变强度也优异。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4697357号公报

发明内容

发明要解决的问题

另一方面，对于锅炉和化学设备等装置用材料这样的大型结构构件而言，由于在热轧或热锻后不实施冷加工而是实施最终热处理来使用，因此晶体粒径比较大。因此，通常存在作为材料的规格而规定的常温下0.2％条件屈服强度和拉伸强度比冷加工后实施最终热处理的材料低的问题。

不仅如此，在大型的结构构件中，热处理时的冷却速度会由于部位的不同而存在很大的差异，因此在高温下使用时，作为析出物的有助于强化的固溶元素的量会由于部位不同而不同。由于这一点，还存在产生蠕变断裂强度不均的问题。因此，难以将专利文献1记载的合金应用于大型结构构件中。

本发明的目的在于，解决上述问题，提供表现出足以作为大型结构构件的常温下0.2％条件屈服强度和拉伸强度、以及高温下的蠕变断裂强度的Ni基耐热合金及其制造方法。

用于解决问题的方案

本发明是为了解决上述问题而做出的，以下述的Ni基耐热合金及其制造方法为要旨。

(1)一种Ni基耐热合金，其中，合金的化学组成以质量％计为

C：0.005～0.15％、

Si：2.0％以下、