KR100256369B1 - 육성용접용 내마모합금 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마모입자에 의해 연삭마모 또는 충돌마모를 일으키는 원료 분말 처리 설비나 집진설비의 구조용 부재로 사용되는 육성용접용 내마모 합금에 관한 것으로, 내마모재료의 합금계 성분 및 그 함량을 적절히 제어하므로서 내마모성이 우수한 육성용접용 내마모 합금을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량 ％로, C:1.5-3.5％, B:0.5-2.0％, Si:2.0％이하, Mn:2.5％이하, Cr:8-25％, W:5-20％, 나머지 단독 또는 복합의 Fe 및 Co로 조성되는 육성용접용 내마모 합금에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

육성용접용 내마모 합금

본 발명은 마모입자에 의해 연삭마모 또는 충돌마모를 일으키는 원료분말 처리설비나 집진설비의 구조용 부재로 사용되는 육성용접용 내마모 합금에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 내마모성이 우수한 육성용접용 합금에 관한 것이다.

통상 원료분말 처리설비나 집진설비의 구조용 부재로 사용되는 내마모 합금은 육성용접법으로 제조되는 Fe-Cr계 합금을 하드훼이싱(Hard Facing)해서 사용되어 왔다. 이들 합금은 오스테나이트 기지에 다량의 Cr_xC_y탄화물을 석출시키고, 이들의 석출량, 형상, 분포 등을 조절해서 내마모성을 부여한 것이다. (J, L, Henderson and J. H. Bulloch: Int. J. Pres. Ves. ＆ Piping, 47(1991)127)

상기와 같은 기존의 Fe-Cr계 하드훼이싱 합금은 그 기지가 오스테나이트로 되어 있어 인성은 우수하지만, 기지의 경도가 낮은 단점을 가지고 있을 뿐만 아니라 내마모성 향상에 한계가 있다.

이에, 본 발명자는 상기한 기존의 Fe-Cr계 하드훼이싱 합금이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 실험을 행한결과, 다음과 같은 사실을 확인하고, 이에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것이다.

즉, 종래의 Fe-Cr계 하드훼이싱 합금의 오스테나이트 기지를 강화하는데는 텅스텐(w)과 보론(B)을 합금원소로 동시에 첨가하는 것이 효과적이고 이들을 적당한 양으로 함유시키는 것에 의해 내마모합금 경도를 향상시킴으로써 내마모성을 향상시킬 수 있다는 것이다.

본 발명은 내마모재료의 합금계 성분 및 그 함량을 적절히 제어하므로서 내마모성이 우수한 육성용접용 내마모합금을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 중량%로, C:1.5-3.5％, B:0.5-2.0％, Si:2.0％이하, Mn:2.5％이하, Cr:8-25％, W:5-20％, 나머지 단독 또는 복합의 Fe 및 Co로 조성되는 육성용접용 내마모 합금에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

Fe-Cr계 하드훼이싱 합금에 탄화물 형성원소로써 C대신 B만을 단독으로 복합첨가할 경우에는 탄화물의 경도가 높아지는 효과는 있지만, 탄화물 형상이 조대하게 석출될 뿐만아니라 기지금속의 강화효과가 적은 단점이 있다. 또한 Fe-Cr계 하드훼이싱 합금에 W만을 단독으로 첨가한 경우에는 기지강화 효과는 얻어지지만 탄화물의 강화 효과가 작은 문제점이 있다. 따라서 본 발명에서는 이들의 장단점을 보완할 수 있도록 Fe-Cr계 하드훼이싱 합금에 W과 B을 동시에 합금원소로 첨가하여 상기와 같이 강을 조성함이 바람직한데, 그 이유는 다음과 같다.

C는 기지 중에 탄화물을 석출시켜 내마모성을 향상시키는 역할을 하는 성분으로서, 그 함유량이 1.5중량％(이하, '％'라 한다)미만일 경우에는 내마모성을 향상시키는 탄화물 형성이 불충분하게 되며, 3.5％를 초과할 경우에는 취화해서 균열이 발생되기 쉽기 때문에 내마모용 부재로 부적합하다. 따라서 C농도는 1.5-3.5％범위로 제한함이 바람직하다.

B는 Cr농도가 낮은 합금에 있어서도 경도가 높은 보라이드(Borides)를 형성시키거나 탄화물 중의 C와 치환해서 탄화물 형성에 기여하기 때문에 내마모성을 향상시키는 효과가 있는 성분이고 그 함유량이 0.5％미만일 때는 전술한 바와 같은 내마모성 향상의 효과가 얻어지지 않으며, 2.0％를 초과하면 취화되기 쉬워지게 되어 내마모용 부재로 적합하지 않게 되기 때문에 그 함량은 0.5-2.0％범위로 제한함이 바람직하다.

Si 및 Mn은 합금용해시 다른 합금원소의 원료로부터 유입되는 피할 수 없는 불순물 원소로서, 강중에 지나치게 많이 잔류되는 경우 비정상적으로 낮은 경화도를 초래하기 때문에 각각 2.0％와 2.5％이하로 억제되어야 함이 바람직하다.

Cr은 기지를 형성하는 원소로 기지를 고용강화하는 효과가 있으며, 내마모성을 향상시키는 효과도 있는 성분이다. 그 함유량이 8％미만일 경우에는 탄화물 및 보라이드의 형성이 불충분해서 내마모성 향상효과가 저하되며, 함유량이 25％를 초과하면 취화되어 균열이 쉽게 발생되기 때문에 내마모용 부재로 적합하지 않다. 따라서 Cr성분의 함량은 8-25％범위로 제한함이 바람직하다.

W은 기지를 형성하는 원소로 기지를 고용강화하는 효과가 있으며, 내마모성을 향상시키는 효과도 있는 성분으로서, 그 함유량이 5％ 미만일때는 탄화물 및 보라이드의 형성이 불충분해서 내마모성 향상 효과가 저하되며, 함유량이 20％를 초과할 경우에는 취화되어 균열이 발생되기 쉬워지기 때문에 내마모용 부재로 적합하지 않다.

따라서 W성분의 함량은 5-20％ 범위로 제한함이 바람직하다.

본 발명에서는 상기와 같은 합금성분외에 나머지는 Fe 또는 Co로서, 이들은 동일한 천이금속 원소로 유사한 특성을 가지기 때문에 Fe의 전량 또는 일부분을 Co로 대체해서 사용할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

하기 표 1과 같은 조성범위를 만족하는 강의 합금을 분말 육성용접을 이용해서 시공한 후, 상온에서 육성용접된 표면의 경도를 측정하고, 그 결과를 하기표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 합금조성 범위를 만족하는 발명예(1-3)의 경우 본 발명의 합금성분범위를 만족하지 못하는 종래예(1, 2)인 Fe-Cr계 합금에 비해 우수한 경도를 가지며, 종래예(1, 2)에 있어서 문제로 되어왔던 취약한 경도의 향상에 우수한 효과를 발휘하는 것을 알 수 있다.

[실시예 2]

본 발명의 합금조성 범위를 만족하는 발명예와 그렇지 못한 종래예를 실제 내마모용 부재로 사용했을 경우 내마모특성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1의 발명예(1-3) 및 종래예(1, 2)의 합금을 실제 원료처리 설비의 내마모용 부재로 1개월간 사용한 후 두께 감소량을 측정하고 그 결과를 하기표 2에 나타내었다.

이때, 상기 발명예(1-3) 및 종래예(1, 2)합금의 설치장소는 소결광 입자와 분진이 계속해서 충돌되어 마모를 일으키는 원료처리 설비의 입자안내판이었다.

[표 2]

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명예(1-3)의 경우, 이를 만족하지 못하는 종래예(1, 2)의 경우에 비해 마모량이 현저히 작으며, 내마모성 향상에 있어서 우수한 효과를 발휘한다는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 합금성분계 및 그 함량을 적절히 제어하여 내마모 합금을 조성하므로서, 본 발명에 의한 내마모 합금의 육성용접층은 종래의 Fe-Cr계 합금으로 된 것 보다 우수한 내마모성을 가지게 되어 내마모용 부재로 사용하는 경우 설비의 수명을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. 또한 설비 정비비를 절감하는 경제적인 효과도 기대된다.

Claims (1)

1. 중량％로, C:1.5-3.5％, B:0.5-2.0％, Si:2.0％이하, Mn:2.5％이하, Cr:8-25％, W:5-20％, 나머지:단독 또는 복합의 Fe 및 Co로 조성됨을 특징으로 하는 육성 용접용 내마모 합금.