KR20120136362A - 니켈-크롬-코발트-몰리브덴 합금 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다음과 같은 구성의 (중량 %로) 니켈-크롬-코발트-몰리브덴 합금을 개시한다.
Cr 20 - 24 %
Fe ≤ 1.5 %
C 0.03 - 0.1 %
Mn ≤ 0,5 %
Si ≤ 0.25 %
Co 10 - 15 %
Cu ≤ 0.15 %
Mo 8.0 - 10.0 %
Ti 0.1 - 0.8 %
AI 0.3 - 2,0 %
P < 0.012 %
S < 0.008 %
B > 0.002 및 < 0.008 %
Nb > 0 - 2 %
N ≤ 0.015 %
Mg ≤ 0.05 %
Ca ≤ 0.01 %
V < 1 ,0 %
Ni 나머지, 그리고 용해 조건부의 (melting-conditional) 분술물들.
Cr 20 - 24 %
Fe ≤ 1.5 %
C 0.03 - 0.1 %
Mn ≤ 0,5 %
Si ≤ 0.25 %
Co 10 - 15 %
Cu ≤ 0.15 %
Mo 8.0 - 10.0 %
Ti 0.1 - 0.8 %
AI 0.3 - 2,0 %
P < 0.012 %
S < 0.008 %
B > 0.002 및 < 0.008 %
Nb > 0 - 2 %
N ≤ 0.015 %
Mg ≤ 0.05 %
Ca ≤ 0.01 %
V < 1 ,0 %
Ni 나머지, 그리고 용해 조건부의 (melting-conditional) 분술물들.
Description
본 발명은 탁월한 강도 (ridigidity) 및 잠행 특성 (creeping characteristics)과 고온 부식에 대해 뛰어난 저항성을 가진 니켈-크롬-코발트-몰리브덴 합금에 대한 것이다.
유럽 출원 공개 EP 2 039 789 A1는 증기 기관을 위한 터빈 로터 (rotor)용 니켈 베이스 합금을 개시하는데, 상기 합금은 C 0,01 내지 0,15 %, Cr 18 내지 28 %, Co 10 내지 15 %, Mo 8 내지 12 %, AI 1.5 내지 2 %, Ti 0.1 내지 0.6 %, B 0.001 내지 0.006 %, Ta 0.01 내지 0.7 % 및 나머지 니켈과 불가피한 불순물들을 포함한다. 이 구성은 단조 특성을 유지하면서 동시에 증가된 기계적 강도를 갖는다.
유럽 특허 EP 0 358 211 B1 특허 공개 EP 2 204 462 A1은 특수 카바이드 형태 (carbide-morphology)를 갖는 니켈-크롬-몰리브덴-코발트-합금을 개시하는데, 이 카바이드 형태는 상기 합금에 고온에서 특별한 파열 강도를 제공한다. 상기 합금은 (중량 퍼센트로) 15 내지 30 % 크롬, 6 내지 12 % 몰리브덴, 5 내지 20 % 코발트, 0.5 내지 3 % 알루미늄, 5 % 까지의 티탄, 0.04 내지 0.15 % 탄산염 (carbonate), 0.02 % 까지의 보론, 0.5 % 까지의 지르코륨, 5 % 까지의 볼프람 (Wolfram), 2,5 % 까지의 컬럼븀 (columbium) 또는 탄탈, 5 % 까지의 철, 0.2 % 까지의 희귀 토류 금속, 0.1 % 까지의 질소, 1 % 까지의 구리, 0.015 % 까지의 황, 0.03 % 까지의 인광 물질 (Phosphor) 및 0,2 % 마그네슘 또는 칼슘과 나머지 니켈과 불순물로 구성된다.
상기 합금이 2,5 % 까지의 Nb 또는 Ta를 포함할 수 있다고 하더라도, 이 요소들은 주기적 산화 (cyclic oxidation)의 안정성에 영향을 미치는데, 이것은 특히 크롬과 알루미늄이 동시에 존재하는 경우에 특히 강하게 영향을 미친다.
이와 같은 합금들은 수 십년간 실무에 투입되어 왔으며, "합금 617"이란 명칭으로 알려져 있다. 이와 같은 합금들로 생산된 구성 요소들이 550 내지 850°C의 온도 범위에서 응력 균열의 성향을 갖는다는 것이 밝혀졌다. 이것은 특히 두꺼운 벽을 가진 구성 요소들의 납땜 결합에서 나타난다. 이것의 원인으로 카바이드 증착과 관련된 고유 스트레스 (internal stress)가 꼽힌다. 이것은 기본적으로 약 1000°C에서의 수 시간의 열 처리에 의해 제거될 수 있는데, 여기서 이와 같은 열처리는 경우에 따라 수행될 수 없거나 매우 어렵게 수행될 수 있다.
본 발명은 공지된 합금을 개별 합금 요소들의 수정 (modification)을 통해 전술된 단점들이 더 이상 존재하지 않도록 개선하는 것을 과제로 한다.
이 과제는 다음과 같은 구성의 (중량 %로) 니켈-크롬-코발트-몰리브덴 합금에 의해 해결된다.
Cr 20 - 24 %
Fe ≤ 1.5 %
C 0.03 - 0.1 %
Mn ≤ 0,5 %
Si ≤ 0.25 %
Co 10 - 15 %
Cu ≤ 0.15 %
Mo 8.0 - 10.0 %
Ti 0.1 - 0.8 %
AI 0.3 - 2,0 %
P < 0.012 %
S < 0.008 %
B > 0.002 및 < 0.008 %
Nb > 0 - 2 %
N ≤ 0.015 %
Mg ≤ 0.05 %
Ca ≤ 0.01 %
V < 1 ,0 %
Ni 나머지, 그리고 용해 조건부의 (melting-conditional) 분술물들.
도표 1에는 종래 기술의 합금이 본 발명에 따른 변형례 (V1 내지 V5)와 비교된다.
요소 | 종래 기술 | V1 | V2 | V3 | V4 | V5 | |
VdTUV- 공장 Bl.485 |
통상 분석 | Nb 0.5 | Nb 0.5 V 0.2 |
V 0.2 |
V 0.65 |
높은 Mo |
|
중량 % | 중량 % | 중량 % | 중량 % | 중량 % | 중량 % | 중량 % | |
Ni | 나머지 | 나머지 | 나머지 | 나머지 | 나머지 | 나머지 | 나머지 |
Cr | 20.0-23.0 | 22.08 | 22 | 22 | 22 | 21.9 | 21.5 |
Co | 10.0-13.0 | 11.54 | 12.2 | 12.2 | 12.4 | 12.4 | 12.4 |
Mo | 8.0-10.0 | 8.65 | 8.4 | 8.4 | 8.4 | 8.4 | 9.5 |
Ti | 0.20-0.50 | 0.39 | 0.41 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.41 |
Al | 0.60-1.50 | 1.09 | 0.86 | 0.84 | 0.84 | 0.82 | 0.88 |
Fe | 최대 2.0 | 1.22 | 0.32 | 0.36 | 0.1 | 0.23 | 0.03 |
Mn | 최대 0.70 | 0.1 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
Si | 최대 0.70 | 0.2 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | 0.01 |
C | 0.050-0.100 | 0.062 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.065 |
P | 최대0.012 | 0.003 | <0.001 | <0.01 | 0.002 | 0.002 | 0.002 |
S | 최대0.008 | <0.002 | <0.001 | <0.001 | <0.001 | <0.001 | <0.001 |
As | 최대0.010 | 0.001 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 |
B | 최대0.001 | 0.001 | 0.0033 | 0.0034 | 0.0034 | 0.0033 | 0.0028 |
Pb | 최대0.007 | 0.0002 | <0.005 | <0.005 | <0.005 | <0.005 | <0.005 |
V | 0.02 | <0.01 | 0.18 | 0.18 | 0.6 | <0.01 | |
N | 0.011 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | |
Nb | 0.02 | 0.55 | 0.5 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | |
W | 0.4 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
변형례 | Lsg-애널링 온도 | Solvus | |||
Nb | V | Mo | 기본 카바이드 M6C |
Cr-carbide | |
중량 % | 중량 % | 중량 % | °C | °C | |
종래 기술 | 0 | 0 | 8-10 | 1250-1290 | 990-1000 |
V1 | 0.55 | <0.01 | 8.4 | 1237 | 1096 |
V2 | 0.5 | 0.18 | 8.4 | 1207 | 1153 |
V3 | <0.01 | 0.18 | 8.4 | 1228 | 1133 |
V4 | <0.01 | 0.6 | 8.4 | 1214 | 1182 |
V5 | <0.01 | <0.01 | 9.5 | 1290 | 839 |
변형례 | 참고 | 수축(restriction:Z) | 연장 (A) |
°C | °C | ||
종래 기술 | 보론 없음 | 7.5 | 5 |
V1 | 14 | 8.5 | |
V2 | 11 | 8.5 | |
V3 | 21 | 24 | |
V4 | 42 | 21 | |
V5 | 20 | 10 |
바람직한 합금 구성은 다음과 같이 구현된다 (중량 %로):
Cr 21 -23%
Fe 0.05 - 1 ,5 %
C 0.05 - 0.08 %
Mn ≤ 0.5 %
Si ≤ 0.25 %
Co 11 -13%
Cu ≤ 0.15%
Mo 8.0-10.0%
Ti 0.3 - 0.5 %
AI 0.8 - 1 ,3 %
P < 0.012 %
S < 0.008 %
B > 0.002 및 0.006 %
Nb > 0-1.8%
N ≤ 0.015%
Mg ≤ 0.025 %
Ca ≤ 0.01 %
V ≤ 0.6 %
Ni 나머지, 그리고 용해 조건부의 분술물들.
B 및 Nb의 함량이 아래와 같이 조정되면 특히 유리하다:
B 0.002 - 0.005 %
Nb > 0-1.0%.
Mn 함량은 ≤ 0.3 %인 것이 바람직하다. 필요에 따라 상기 합금은 0.02와 2 % 사이의 함량을 갖는 W를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 합금에서 바나듐 (Vanadium:V)의 함량은 > 0 내지 ≤ 0.6 % 로 조정되는 것이 바람직하다.
놀랍게도, Nb 및/또는 V와 B의 목적에 따른 합금에 의해 크롬 카바이드 밴드 (band)의 증착이 억제될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이에 의해 납땜시 인장 균열 형성 경향이 현저하게 감소될 수 있다.
본 발명의 또 다른 생각에 따를 때, 본 발명에 따른 합금은 다음과 같은 공식을 만족시킨다:
X3 = 5 - 50, 여기서
X1 = C + 5 N
X2 = 0.5 Ti + Nb + 0.5 V이다.
필요에 따라 본 발명에 따른 합금은 연성 (ductility)의 증가 및 텐션의 제거를 위해 800와 1.000°C 사이, 바람직하게는 980°C의 온도에서의 열처리될 수 있다. 여기서 카바이드 함량은 바람직하게는 > 0.9 %이다. 특히 Nb, V 및 B 함량의 의도적 조절에 의해 이와 같은 열처리가 어려움 없이 수행될 수 있다.
발명의 대상에 의해 500과 1.200°C 사이의 동작 온도를 위한 높은 내열 합금이 마련된다.
본 발명에 따른 합금은 파이프, 얇은 판 (sheet), 와이어, 막대, 단조 또는 주조 부품 또는 테이프 형태 및 납땜 구조를 위해 사용될 수 있다. 바람직한 적용 영역은 개스 터빈, 노 (furnace) 및 발전소 구조, 석유 화학 산업 및 핵 에너지 기술 분야이다.
Claims (17)
- 니켈-크롬-코발트-몰리브덴 합금으로서, 상기 합금은
Cr 20 - 24 %
Fe ≤1.5 %
C 0.03 - 0.1 %
Mn ≤ 0,5 %
Si ≤ 0.25 %
Co 10 - 15 %
Cu ≤ 0.15 %
Mo 8.0 - 10.0 %
Ti 0.1 - 0.8 %
AI 0.3 - 2,0 %
P < 0.012 %
S < 0.008 %
B > 0.002 - < 0.008 %
Nb > 0 - 2 %
N ≤ 0.015 %
Mg ≤ 0.05 %
Ca ≤ 0.01 %
V ≤ 1.0 %
Ni 나머지, 그리고 용해에 따라 결정되는 (melting-conditional) 분술물들의
구성을 (중량 %로) 갖는, 합금. - 제 1항에 있어서,
Cr 21 -23%
Fe 0.05 - 1.5 %
C 0.05 - 0.08 %
Mn ≤ 0.5 %
Si ≤ 0.25 %
Co 11 -13%
Cu ≤ 0.15%
Mo 8.0-10.0%
Ti 0.3 - 0.5 %
AI 0.8 - 1 ,3 %
P < 0.012 %
S < 0.008 %
B > 0.002-0.006 %
Nb > 0- 1.8%
N ≤ 0.015%
Mg ≤ 0.025 %
Ca ≤ 0.01 %
V ≤ 0.6 %
Ni 나머지, 그리고 용해에 따라 결정되는 (melting-conditional) 분술물들의
구성 (중량 %로)을 갖는, 합금. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
B > 0.002 - < 0.005 % 및 Mn ≤ 0.3 %를 갖는, 합금. - 제 1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
Nb > 0-1.0% 및 Mn ≤ 0.3 %를 갖는, 합금. - 제 1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
V > 0 - ≤ 0.6 %, 특히 0.005 - ≤ 0.6 %를 갖는, 합금. - 제 1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,
0.02와 최대 2 % 사이의 함량을 갖는 W를 추가로 포함하는, 합금 - 제 1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
연성 (ductility)의 증가 및 텐션 (tension)의 제거를 위해 800와 1.000°C 사이, 특히 980°C의 온도에서 열처리되는, 합금. - 제 1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
카바이드 함량이 > 0.9 %인, 합금. - 제 1항 내지 제9항 중의 어느 한 항의 합금의 파이프, 얇은 판 (sheet), 와이어, 막대, 또는 테이프 형태의 사용.
- 제 1항 내지 제9항 중의 어느 한 항의 합금의 개스 터빈 및 증기 터빈 구성 요소를 위한 단조 (forge) 부품으로의 사용.
- 제 1항 내지 제9항 중의 어느 한 항의 합금의 개스 터빈 및 증기 터빈 용 납땜 구조로의 사용.
- 제 1항 내지 제9항 중의 어느 한 항의 합금의 에너지 기술의 발전소용 챔버 부품으로의 사용.
- 제 1항 내지 제9항 중의 어느 한 항의 합금의 노 (furnace) 및 발전소 구조에서의 사용.
- 제 1항 내지 제9항 중의 어느 한 항의 합금의 석유 화학 산업 및 핵 에너지 기술 분야에서의 사용.
- 제 1항 내지 제9항 중의 어느 한 항의 합금의 개스 및 증기 터빈과 노 및 발전소 구조에서의 주조 부품으로의 사용.
- 제 16항에 있어서, 원심 (centrifugal) 주조 부품으로 사용.
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DE102011013091.8 | 2011-03-04 | ||
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