KR100422409B1 - 내열강 - Google Patents
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Abstract
Description
(2): 「질량%로, C:0.01∼0.25%, Cr:0.5∼8%, V:0.05∼0.5%, Si:0.7 % 이하, Mn:1% 이하, B:0.0001~0.1%를 함유함과 동시에, Ti:0.001~0.1%, Ta:0.002~0.2%, Cu:0.01~0.5%, Ni:0.01~0.5% 및 Co:0.01~0.5%로부터 선택되는 1종 이상과, Ca:0.0001~0.01% 및 Mg:0.0001~0.01% 중 1종 이상을 함유하고, 잔부는 Fe 및 불순물로 이루어지고, 투과 전자현미경을 이용하여 가속전압 100 kv 이상에서 강의 단면을 관찰한 경우에 확인되는 직경 30㎚ 이하인 정합 석출물이 결정입내에 1개/㎛3이상의 밀도로 존재하고, 또한 결정입계에 시멘타이트, M7C3탄화물 및 M23C6탄화물 중 1종 이상의 입계석출물이 존재하고, 이들 입계 석출물을 구성하는 금속원소 M 중의 V량이 어느 것이나 2질량% 이상이며, 그의 단직경과 장직경의 비인「단직경/장직경」의 값이 0.5 이상인 것을 특징으로 하는 고온강도가 우수한 내열강」이다.
이하, 상기 (1) 및 (2)를 요지로 하는 내열강에 관한 발명을 각각 (1)의 발명, (2)의 발명이라 한다.
B:
B는, 석출물의 조대화를 억제하고, 장시간쪽의 크리프강도의 향상 기여한다. 또한, 경화성(hardenability)을 높이므로 안정된 고온강도와 크리프강도를 확보하는데 유효한 원소이기도 하다. 이러한 효과를 얻기 위하여, B를 0.0001% 이상 함유시킨다. 그러나, B의 함유량이 0.1%를 초과하면 입계에 현저하게 편석함으로 입계의 석출물이 오히려 조대화하여, 고온강도, 크리프강도나 인성이 손상된다. 따라서 B의 함유량을 0.0001∼0.1%로 한다. B 함유량의 바람직한 범위는 0.0005∼0.015%, 보다 바람직한 범위는 0.001∼0.008%이며, 그 범위가 0.001∼0.004%이면 더 한층 바람직하다.
Ti, Ta, Cu, Ni, Co:
이들 원소는 모두, 크리프강도 및 고온강도를 높이는 작용을 갖는다. 따라서, 상기 Ti, Ta, Cu, Ni, Co 중 1종만, 또는 2종 이상의 복합으로 첨가한다.
먼저, Ti, Ta는 V와 마찬가지로 MX형의 석출물을 형성하기 때문에, 석출강화에 의해서 크리프강도 및 고온강도를 높이는 작용을 갖는다. Ti, Ta는 또한 결정입을 미세화하고, 용접성과 인성을 높이는 동시에 HAZ의 연화를 방지하는 작용도 있다. 이러한 Ti, Ta의 작용은, Ti의 경우는 0.001% 이상, Ta의 경우는 0.002% 이상의 함유량으로 함으로써 얻을 수 있다. 그러나 Ti는 0.1%를 초과하여, Ta는 0.2%를 초과하여 함유시키면 강이 현저하게 경화하여 인성, 가공성, 용접성이 손상된다.
다음에, Cu, Ni, Co는 오스테나이트 안정화 원소이며, 게다가 고용 강화작용을 가졌으므로 고온강도와 크리프강도를 높히는 효과가 있다. 상기 Cu, Ni, Co의 작용은 Cu, Ni, Co 중 어느 것이라도, 0.01% 이상의 함유량으로 함으로써 얻을 수 있다. 그러나, Cu, Ni, Co 중 어느 것이나 0.5%를 초과하여 함유시키면 오히려 고온 장시간쪽에서의 크리프강도의 저하를 초래한다. 또, 경제성의 관점에서도 과량 첨가는 바람직하지 않다.
따라서, 본 발명에 있어서는, Ti, Ta, Cu, Ni, Co 중 어느 1종만, 또는 2종 이상의 복합으로 첨가하는 것으로 하고, 그 경우의 Ti, Ta의 함유량은 Ti에 대하여는 0.001~0.1%, Ta에 대하여는 0.002~0.2%로 하고, Cu, Ni, Co의 함유량은 어느 것이나 모두 0.01~0.5%로 한다. Ti 함유량의 바람직한 범위는 0.003~0.05%, 보다 바람직한 범위는 0.005~0.015%이고, 그 범위가 0.005~0.01%이라면 한층 더 바람직하다. Ta 함유량의 바람직한 범위는 0.005∼0.1%, 보다 바람직한 범위는 0.005∼0.07% 이며, 그 범위가 0.005∼0.02%이면 더 한층 바람직하다. 또한, Cu, Ni, Co 중 어느 것에 대해서도 함유량의 바람직한 범위는 0.02∼0.3%, 보다 바람직한 범위는 0.1∼0.2%이다.
또, 상기한 작용에 더하여 Cu에는 열전도성을 높히는 작용이 있으며, 또, Ni에는 인성을 높이는 작용이 있다.
Ca, Mg, Nd:
이들의 원소는, 어느 것이나 S를 고정하고, 인성을 높이는 동시에 크리프 취화를 방지하는 작용을 갖는다. 이들의 효과는 상기 Ca, Mg 및 Nd 중 어느 원소나 0.0001% 이상 함유시킴으로써 얻을 수 있다. 그러나, 어느 원소도 0.01%를 초과하여 함유시키면 산화물이나 황화물이 증가하여 오히려 인성이 손상된다. 따라서, (1)의 발명에 있어서는, Ca; 0.0001∼0.01%, Mg; 0.0001~0.01% 및 Nd; 0.0001~0.01%로부터 선택되는 1종 이상을 함유시키는 것으로 하고, 또한, (2)의 발명에 있어서는, Ca; 0.0001∼0.01% 및 Mg; 0.0001~0.01% 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 함유시키는 것으로 하였다. 어느 원소도 함유량의 바람직한 범위는 0.0002∼0.005%, 보다 바람직한 범위는 0.0005∼0.0035%이다.
Al은 첨가하면 탈산작용을 갖는다. 이 효과는 불순물레벨의 함유량이라도 얻을 수 있으나, 보다 현저하게 그 효과를 얻기 위해서는 Al은 0.001% 이상의 함유량으로 하는 것이 바람직하다. 그러나 0.05%를 초과하여 함유시키면 장시간쪽의 크리프강도와 가공성이 손상된다. 따라서 첨가할 경우의 Al 함유량은 0.001∼0.05%로 하는 것이 좋다. Al함유량의 바람직한 범위는 0.0001∼0.02%, 보다 바람직한 범위는 0.002∼0.015%이다. 그리고, 본 발명에서 말하는 Al함유량이란 산가용(酸可溶) Al (소위「sol.Al」)의 함유량을 가르킨다.
Claims (18)
- 질량%로, C:0.01∼0.25%, Cr:0.5∼8%, V:0.05∼0.5%, Si:0.7% 이하, Mn:1% 이하, Mo:2.5% 이하, W:5% 이하, Nb:0.2% 이하, N:0.1% 이하, B:0.0001~0.1%, Al:0.05% 이하를 함유함과 동시에,Ti:0.001~0.1%, Ta:0.002~0.2%, Cu:0.01~0.5%, Ni:0.01~0.5% 및 Co:0.01~0.5%로부터 선택되는 1종 이상과,Ca:0.0001~0.01%, Mg:0.0001~0.01% 및 Nd:0.0001~0.01%로부터 선택되는 1종 이상을 함유하고, 잔부는 Fe및 불순물로 이루어지며,또한, 하기 (1)식 및 (2)식을 만족시키는 화학조성을 가지며, 결정입내 석출물 중 평균직경이 30㎚ 이하인 석출물의 존재밀도가 1개/㎛3이상인 것을 특징으로 하는 내열강.C-0.06×(Mo+0.5W)≥0.01 …(1)Mn+0.69×1og(Mo+0.5W+0.01)≤0.60 …(2)여기서, 상기 (1)식 및 (2)식에서의 원소기호는 그 원소의 질량%로의 강 중 함유량.
- 제1항에 있어서,결정입계 석출물을 구성하는 금속원소 중의 V량이 어느 것이나 2질량% 이상이며, 또한 그의 단직경과 장직경의 비인「단직경/장직경」의 값이 0.5 이상인 것을 특징으로 하는 내열강.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,화학조성이 또한 하기 (3)∼(5)식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 내열강.B - (N/3)≥0 ‥‥ (3)(Cr/7)- V>0 ‥‥ (4)log{(Cr/7) -V}×log (Nb + 2Ti + 0.001) ≤2 ‥‥ (5)여기서, 상기 (3)∼(5)식에서의 원소기호는 그 원소의 질량%로의 강 중 함유량.
- 제1항 또는 제2항에 있어서.Mo과 W의 함유량이 Mo (%) + 0.5 W(%)의 값으로 0.01∼2.5 % 이며, 또한 Nb의 함유량이 0.002∼0.2%인 것을 특징으로 하는 내열강.
- 제3항에 있어서,Mo과 W의 함유량이 Mo (%) + 0.5 W (%)의 값으로 0.01∼2.5%이며, 또한 Nb의 함유량이 0.002∼0.2%인 것을 특징으로 하는 내열강.
- 제3항에 있어서,N의 함유량이 0.001∼0.1%인 것을 특징으로 하는 내열강.
- 삭제
- 제3항에 있어서,Al의 함유량이 0.001∼0.05%인 것을 특징으로 하는 내열강.
- 삭제
- 제5항에 있어서,N의 함유량이 0.001∼0.1%인 것을 특징으로 하는 내열강.
- 삭제
- 제5항에 있어서,Al의 함유량이 0.001∼0.05%인 것을 특징으로 하는 내열강.
- 삭제
- 제5항에 있어서,N의 함유량이 0.001∼0.1% 및 Al의 함유량이 0.001∼0.05%인 것을 특징으로 하는 내열강.
- 제14항에 있어서,불순물중의 P와 S의 함유량이 각각 질량%로 0.03% 이하, 0.015% 이하인 것을 특징으로 하는 내열강.
- 질량%로, C:0.01∼0.25%, Cr:0.5∼8%, V:0.05∼0.5%, Si:0.7 % 이하, Mn:1% 이하, B:0.0001~0.1%를 함유함과 동시에,Ti:0.001~0.1%, Ta:0.002~0.2%, Cu:0.01~0.5%, Ni:0.01~0.5% 및 Co:0.01~0.5%로부터 선택되는 1종 이상과,Ca:0.0001~0.01% 및 Mg:0.0001~0.01% 중 1종 이상을 함유하고, 잔부는 Fe 및 불순물로 이루어지고,투과 전자현미경을 이용하여 가속전압 100 kv 이상에서 강의 단면을 관찰한 경우에 확인되는 직경 30㎚ 이하인 정합 석출물이 결정입내에 1개/㎛3이상의 밀도로 존재하고, 또한 결정입계에 시멘타이트, M7C3탄화물 및 M23C6탄화물 중 1종 이상의 입계석출물이 존재하고, 이들 입계 석출물을 구성하는 금속원소 M 중의 V량이 어느 것이나 2질량% 이상이며, 그의 단직경과 장직경의 비인「단직경/장직경」의 값이 0.5 이상인 것을 특징으로 하는 고온강도가 우수한 내열강.
- 제16항에 있어서,Fe의 일부를 대신해서 하기 (a)∼(c) 및 (f)의 그룹 중에서 선택된 1그룹 또는 2그룹 이상의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온강도가 우수한 내열강.(a):질량%로, Nb:0.002∼0.2%,(b):질량%로, N:0.001∼0.1%.(c):질량%로, Mo:0.01∼2.5% 및 W:0.02∼5% 중 어느 한쪽 또는 양쪽.(f):질량%로, Al:0.001∼0.5%.
- 제16항 또는 제17항에 있어서,불순물로서의 P와 S가 각각 질량%로, 0.03% 이하, 0.015% 이하인 것을 특징으로 하는 고온강도가 우수한 내열강.
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