[發明專利]鍛造用耐熱鋼及其制造方法、鍛造部件及其制造方法

有效

• 申請號: 201110447078.4
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN103602919A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 山田政之;高久歷;大西春樹;奧野研一;今井健一;三木一宏;東司;大崎智
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝;株式會社日本制鋼所
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54;C21D8/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周欣

本申請基于2010年12月28日提出的日本專利申請2010-293314號主張優先權，在此援引加入其全部內容。

技術領域

本發明所記載的實施方式涉及鍛造用耐熱鋼、鍛造用耐熱鋼的制造方法、鍛造部件以及鍛造部件的制造方法。

背景技術

在火力發電系統中，為了使發電效率更高效率化，有使汽輪機的蒸氣溫度上升的傾向。其結果是，用于汽輪機的鍛造用耐熱鋼所要求的高溫特性也變得更加嚴格。

至今為止，作為用于汽輪機的鍛造用耐熱鋼，進行了大量提案。

作為用于汽輪機的鍛造用耐熱鋼，為了有助于進一步提高發電效率，需要提高長時間蠕變斷裂壽命。從防止在運轉時破壞的觀點出發，對于如汽輪機的渦輪轉子這樣的作為旋轉部件并且構成大型鍛造部件的材料，要求優良的蠕變延展性和韌性。

鍛造用耐熱鋼如果受到高溫下長時間的時效或長時間的蠕變變形，則有時蠕變斷裂延性和韌性降低。如果在作為大型旋轉構造部件的渦輪轉子中產生這些特性的降低，運用上的危險性提高。但是，在以往的鍛造用耐熱鋼中，雖然以從使蠕變斷裂壽命提高的觀點出發進行的組成改良為中心進行了研究，但對于考慮到蠕變延展性和韌性的組成改良沒有充分進行研究。

對于提高長時間蠕變斷裂壽命以及提高蠕變斷裂延展性和韌性，要實現全部兼顧是非常困難的。

附圖說明

圖1是表示Cr含有率與蠕變斷裂壽命以及FATT的關系的圖。

圖2是表示W含有率與蠕變斷裂壽命以及FATT的關系的圖。

圖3是表示N含有率與蠕變斷裂壽命以及FATT的關系的圖。

圖4是表示B含有率與蠕變斷裂壽命以及FATT的關系的圖。

具體實施方式

在本發明所涉及的實施方式中，為了能夠使火力發電系統的發電效率高效率化、提高汽輪機和燃氣輪機的長期耐久性等，對于用于汽輪機和燃氣輪機的鍛造部件的鍛造用耐熱鋼，為了實現(a)長時間蠕變斷裂壽命的提高、(b)蠕變斷裂延展性和韌性的提高，發明者們進行了深入的研究，發現為了實現這些特性的提高，以下方法是有效的。

(i)為了提高長時間蠕變斷裂壽命，要實現Cr含量的適宜化、微細Nb(C，N)碳氮化物的分散析出、沒有形成粗大的BN的B(有效B)含量的增加、由W進行的固溶強化。

(ii)為了提高蠕變斷裂延展性和韌性，要確保對于由微細Nb(C，N)碳氮化物的分散析出而引起的蠕變斷裂壽命的提高有效的N含量，并且從抑制粗大的BN生成的觀點出發，要實現N含量的適宜化。

而且，微細Nb(C，N)碳氮化物是指直徑為50nm以下的Nb(C，N)碳氮化物。

如上所述，特別是，本發明者們得到如下見解：通過實現N含量、B含量、Cr含量、W含量的適宜化，能夠同時實現上述(a)以及(b)的特性的提高。

本發明所涉及的實施方式中的鍛造用耐熱鋼，以質量％計，含有C：0.05～0.2、Si：0.01～0.1、Mn：0.01～0.15、Ni：0.05～1、Cr：8以上且低于10、Mo：0.05～1、V：0.05～0.3、Co：1～5、W：1～2.2、N：0.01以上且低于0.015、Nb：0.01～0.15、B：0.003～0.03，殘余部分包含Fe以及不可避免的雜質。

對上述實施方式的鍛造用耐熱鋼中的各組成成分范圍的限定理由進行說明。而且，在以下的說明中表示組成成分的％，只要沒有特別明確記載，則設定為質量％。

(1)C(碳)

C確保淬透性，促進馬氏體相變。另外，與合金中的Fe、Cr、Mo等形成M₂₃C₆型的碳化物，或與Nb、V、N等形成MX型碳氮化物，通過析出強化而提高高溫蠕變強度。因此，C是不可欠缺的元素。C也是有助于耐力的提高、并且對于抑制δ鐵素體生成不可欠缺的元素。為了發揮這些效果，需要含有0.05％以上的C。另一方面，如果C的含有率超過0.2％，則容易引起碳化物或碳氮化物的凝聚和粗大化，從而高溫蠕變斷裂強度降低。因此，將C的含有率設為0.05～0.2％。根據相同的理由，優選將C的含有率設為0.08～0.13％。更優選C的含有率為0.09～0.12％。

(2)Si(硅)