KR100884539B1

KR100884539B1 - 우수한 비틀림 특성과 고강도 및 저열팽창 특성을 갖는인바 합금선 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100884539B1
Application number: KR1020080014413A
Authority: KR
Inventors: 최영재
Original assignee: 주식회사 백철금속
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2009-02-19

Abstract

본 발명은 우수한 비틀림 특성과 고강도 및 저열팽창 특성을 갖는 인바 합금선 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중량%로 C:0.20∼0.50%, Si:≤0.20%, Mn:≤0.20%, P:≤0.02%, S:≤0.02%, Ni:35∼38%, W:1.5∼4.0% 이고, 특히 5≤W/C≤8 만족하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 인바 합금선 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

상기 인바 합금선은 송전선 STACIR/AW 전선의 강심재로 사용되며, Al-cladding 직전의 최종선 직경 크기 상태에서 20∼230℃까지와 230∼290℃까지의 평균 선열팽창계수가 각각 3.7× 10^-6/℃이하, 10.8× 10^-6/℃ 이하이고, 인장강도 135 kgf/mm² 이상, 연신율 2% 이상, 비틀림 20회/100d 이상의 물성을 가져, 저열팽창특성, 강도 및 비틀림 특성을 양호하게 하여 기존 철탑 설치시 이도현상에 의한 전력손실 및 추가 가설 등의 비용을 저감하는 효과가 있다.

인바, 합금

Description

우수한 비틀림 특성과 고강도 및 저열팽창 특성을 갖는 인바 합금선 및 그 제조방법{INVAR ALLOY WIRE WITH IMPROVING TURNING CHARACTERISTICS, HIGH STRENGTH AND LOW THERMALEXPANSION AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 강도와 비틀림 특성이 필요하고 또한 저열팽창이 요구되는 송전선 등에 사용되는 인바 합금선 및 그 제조방법에 관한 것이다.

철탑 설치시 비용 절감을 위해 고강도의 저이도(低弛度) 송전선인 STACIR/AW이 사용되게 되었다. 송전선을 고강도로 하면 이도현상 억제에 의해 철탑과 철탑의 간격을 크게 취할 수 있게 되고, 또 철탑의 높이도 낮게 할 수 있게 되어 철탑설치 비용을 저감할 수 있다.

현재 실용화되어 있는 심재의 강도는 인장강도가 110∼125 kgf/mm² 정도이나, 비용저감을 위해 보다 강도가 높은 재료가 요구되고 있다.

종래 인바 합금선에 대한 특허는 하기와 같다.

대한민국 특허공개 제2004-0092613호는 결정립 크기가 5∼15 nm인 나노 결정질 구조를 갖는 나노인바 합금을 제안하고 있다.

대한민국 특허공개 제2005-0064765호는 송전선용 인바 합금을 제안하면서, 중량%로, C: 0.15∼0.45%, Si: 0.1∼0.35%, Mn: 1.5% 이하, Cr: 0.3∼2.0%, Ni: 33∼38%, Co: 5%이하, Mo: 0.5∼4.5%, V: 0.1∼0.5%, Nb: 0.3% 이하, Al: 1∼5% 바람직하게는 2∼4%, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성된다. 상기 인바 합금을 잉곳 상태에서 예열처리를 수행하고, 1250∼1300℃에서 1차 균질화 처리와 1100∼1150℃에서 2차 균질화 처리를 수행한 것을 특징으로 하는 고강도 인바 합금을 제시하고 있다.

대한민국 특허공개 제2005-0064764호는 C: 0.15∼0.45%, Si: 0.1∼0.35%, Mn: 1.5% 이하, Cr: 0.3∼2.0%, Ni: 33∼38%, Co: 5%이하, Mo: 0.5∼4.5%, V: 0.1∼0.5%, Nb: 0.3% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 인바 합금을 이용하여 잉곳을 만들고, 이 잉곳을 1250∼1300℃에서 3∼9시간 동안 1차 균질화 처리하고 1100∼1150℃에서 3∼9시간 동안 2차 균질화 처리하는 2단 균질화 처리를 수행한다. 이때 인바 합금 잉곳재에 내재된 조대한 Mo 고용체 석출물을 효과적으로 분해시킴으로써 건전한 미세조직을 가진 선재의 생산을 용이하게 하고 인바 합금 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다고 제안하고 있다.

이에 방안으로 기존특허에서는 Ni를 Co로 치환하거나 Mo, V, Nb, B등을 첨가해 석출물의 조대화를 억제하고 결정립크기를 미세화 해 고강도와 비틀림특성이 우수한 저열팽창 합금선재를 얻고자 하였다.

본 발명의 목적은 Co, Mo, V, Nb, B 등을 사용치 않고 W을 사용하여, 필요한 저열팽창특성, 비틀림 특성 등을 유지한 상태에서 135 kgf/mm²를 초과하는 고강도가 얻어지는 인바 합금선 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은

중량%로, C:0.20∼0.40%, Si:≤0.20%, Mn:≤0.20%, P:≤0.02%, S:≤0.02%, Ni:35∼38%, W:1.5∼4.0%를 포함하고, 잔부 Fe로 이루어진 조성을 가지며, 이때 5≤W/C≤8 (중량비)와 하기 물성을 만족하는 것을 특징으로 하는 강도, 비틀림 특성이 우수한 인바 합금선을 제공한다:

Al-cladding 직전의 최종선 직경 크기(직경 4.3mm) 상태에서 측정된 수치

ㆍ 20∼230℃의 평균 선열팽창계수: 3.7× 10^-6/℃ 이하

ㆍ 230∼290℃의 평균 선열팽창계수:　10.8× 10^-6/℃ 이하

ㆍ 인장강도: 135 kgf/mm² 이상

ㆍ 연신율: 2% 이상

ㆍ 비틀림 20회/100d 이상

또한 본 발명은

상기 조성의 금속 원소를 정련하여 강괴를 얻는 단계;

상기 얻은 강괴를 분괴 압연 및 열간 압연을 수행하여 인바 합금을 제조하는 단계,

상기 인바 합금을 선재 압연후 40∼50%의 범위에서 1차 냉간 가공하는 단계;

650 ℃에서 6∼10시간 동안 로냉 열처리하는 단계; 및

50∼80% 범위의 냉간 가공 하는 단계를 포함하여 수행하여 상기 제시한 물성을 만족하는 인바 합금선의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따라 제조된 인바 합금선은 송전선 STACIR/AW 전선의 강심재로 사용되며, 저열팽창특성, 강도 및 비틀림 특성을 양호하게 하여 기존 철탑 설치시 이도현상에 의한 전력손실 및 추가 가설 등의 비용을 저감하는 효과가 있다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

이때 본 명세서 전체에 걸쳐 언급되는 '%'는 특별한 기재가 없는 한 '중량%'를 의미한다.

본 발명에 따른 인바 합금선은 중량%로, C(탄소):0.20∼0.40%, Si(실리콘):≤0.20%, Mn(망간):≤0.20%, P(인):≤0.02%, S(황):≤0.02%, Ni(니켈):35∼38%, W(텅스텐):1.5∼4.0%, 및 5≤W/C≤8 (중량비)를 만족하고, 잔부 Fe(철)로 이루어진 조성을 갖는다. 이때 잔부는 전체 조성을 100 중량%로 만족시키는 나머지 함량(balance)을 의미한다.

상기한 조성을 포함하여 본 발명은 인바 합금에 있어서의 화학성분에 대해 예의검토를 거듭한 결과, C 및 W를 유효하게 이용하고 또한 특정 성분범위로 한정함으로써 우수한 비틀림 특성에 추가하여 고강도 및 저열팽창특성을 확보한다.

본 발명에서는 C를 0.20∼0.40%로 규정함과 동시에 5≤W/C≤8(중량비)을 만족하도록 한다.

부연하면, 인바 합금 중에 C 와 W를 첨가함으로써 합금 중에 W 의 탄화물을 석출시키고 결정립을 미세화하여 석출경화 및 결정립 미세화에 의해 강도 및 인성을 높일 수 있다.

기존의 인바계 합금선의 경우 Mo, V, Nb, B 등의 첨가시 석출물은 조대한 입자로 되기 쉬워 충분한 고강도화를 달성할 수 없다. 이에 대해 W을 첨가하면, W이 WC 내지 W₆C 및 W₂₃C₆ 형의 미세한 탄화물을 석출시켜 탄화물의 조대입자화를 억제한다. 또한 이러한 탄화물 등이 주로 입계에 석출되어 결정립 성장을 억제함에 따라 결정립이 미세화되고, 그 결과 인바 합금선의 강도가 효과적으로 증가된다.

단, 이들 W 탄화물 석출에 의한 고강도화를 충분히 달성하기 위해서는, 이들의 첨가비율을 5≤W/C≤8 (중량비)이 되도록 한다. 만약 W/C≤5 보다 작을 때는, 첨가되는 W의 함량이 적어 충분한 W 탄화물이 석출되지 않아 만족할만한 수준의 강도를 확보할 수 없다. 이와 반대로, 8≤W/C 인 경우 W의 함량이 W 탄화물을 형성시키기에 너무 많아, 과잉의 W이 형성되기 때문에 인바 합금의 강도는 증가하나 인성 및 비틀림 특성이 감소된다. 따라서 강도와 인성 및 비틀림 특성의 향상을 만 족하면서 안정된 열팽창계수를 만족키 위해서는 5≤W/C≤8이 비율을 만족하도록 함량을 설계하는 것이 바람직하다.

인바 합금선에서의 비틀림 특성은 주로 변형능과 관계하는데, 강도가 약하여 변형능이 크면 인바 합금선을 비틀었을 때에 충분히 비틀 수 있다. 그러나 상기 인바 합금선의 강도가 고강도화 되면 변형능이 저하되어 인바 합금선을 비틀었을 때에 끊어지기 쉬운 상태가 된다. 그런데 인바 합금 중에 존재하는 과잉의 W 또한 그 함량이 많아지면 인바 합금선을 비틀었을 때에 변형이 국부에 집중되어, 그곳이 쉽게 끊어지는 현상을 일으킨다. 따라서 인바 합금선 중의 과잉의 W을 C로 고정함으로써 상기 현상을 효과적으로 방지한다.

그 이유도 역시 명확하지 않지만, 추측해 보면 가공경화능이 이 문제에 크게 관여하는 것으로 이해된다. 상세하게는 인바 합금 중의 W을 C로 고정해 둠으로써 가공경화능이 높아지고, 이 경우 인바 합금선을 비틀어가면 변형부분이 경화를 일으켜 동 부분의 변형에 대한 저항력이 커지고, 그 결과 변형부위와 가공경화가 점점 이행된다. 결과적으로 파단에 도달하기까지의 비틀림 회수, 즉, 비틀림 특성이 높아지게 된다.

이에 본 발명에서는 5≤W/C≤8 (중량비)를 만족하도록 설계함으로써 인바 합금선의 고강도, 고인성 및 안정된 비틀림 특성을 확보한다.

이하, 본 발명에서의 상기 화학성분의 첨가 및 한정 이유를 보다 상세하게 서술한다.

C : 0.20∼0.40 중량%

C는 미세한 W 탄화물을 형성하여 석출경화에 의해 강도를 높이는 점에서 필수 원소이고, 135 kgf/mm² 이상의 인장강도를 얻기에는 0.20 중량%는 최저한 필요하다.

단, 과잉 첨가는 비틀림 특성, 저열팽창특성에 악영향을 주기 때문에 0.40 중량%를 상한으로 제한한다.

Si :≤0.2 중량%

Si은 강의 탈산제로서는 유효하지만, 비틀림 특성, 저열팽창특성 면에서는 낮을수록 바람직하고, 본 발명에서는 그 상한 범위를 0.2 중량%로 제한한다.

Mn :≤0.2 중량%

Mn은 강의 탈산제로서 작용하고, 불순물 원소인 S을 MnS의 형태로 고정하는 역할을 하며, 인바 합금선이 양호한 열간 가공성을 갖는데 효과적이다.

단, 비틀림 특성과 저열팽창 특성의 면에서는 상기 Mn의 함량이 낮을수록 바람직하며 본 발명에서는 상한범위를 0.2 중량%로 제한한다.

P:≤0.020 중량%

P는 입자계에 편석(偏析) 되어 입계 부식감수성을 높이는 외에 인성의 저하를 초래하기 때문에 낮은 것이 바람직하지만, 필요 이상의 저감은 비용 상승을 초래하기 때문에, 본 발명에서는 상한범위를 0.020 중량%로 한정한다.

S:≤0.020 중량%

S는 피절삭성을 향상시키는 데에 유효한 화합물의 구성원소이다. 그러나 상 기 S의 존재로 인해 인바 합금선의 열간 가공성이 저하되므로, 본 발명에서는 그 상한 범위를 0.020 중량%로 제한한다.

Ni :35∼38 중량%

Ni은 저열팽창특성을 확보하는데에 필수적인 조성이며, 본 발명에서는 상기 특성을 확보하기 위해 범위를 35∼38 중량%로 한정한다.

W:1.5∼4.0 중량%

W은 WC 내지 W₆C 및 W₂₃C₆ 형의 미세한 탄화물을 석출시켜 탄화물의 조대입자화를 억제한다. 또한 Mo 와 마찬가지로 MC, M₈C₇ 형의 탄화물로서 석출되고, 결정립을 미세화시켜 인바 합금선의 강도 및 비틀림 특성을 향상시킨다.

본 발명에서는 이러한 효과를 충분히 확보하기 위해 그 함량을 1.5∼4.0 중량%로 한정한다.

5≤W/C≤8 (중량비)

W와 C의 균형을 잡음으로써 더욱 고강도 및 고인성이 얻어진다.

상기 식을 만족하면, 최초에 W와 C의 성분 균형이 잡힌 WC 내지 W₆C 및 W₂₃C₆ 탄화물이 생성되어 인바 합금선의 강도 및 인성을 향상시키는데 효과적이다. 그러나 상기 중량비가 5 미만이면 높은 강도를 얻기 어렵고, 이와 반대로 8을 초과하면 인바 합금선의 인성과 비틀림 특성이 저하되므로, 상기 범위를 만족하도록 그 함량을 조절한다.

전술한 바의 조성을 포함하는 인바 합금선은

(S1) 중량%로, C:0.20∼0.40%, Si:≤0.20%, Mn:≤0.20%, P:≤0.02%, S:≤0.02%, Ni:35∼38%, W:1.5∼4.0%, 및 5≤W/C≤8 (중량비)를 만족하고, 잔부 Fe로 이루어진 조성의 금속 원소를 정련하여 강괴를 얻는 단계;

(S2) 상기 얻은 강괴를 분괴 압연 및 열간 압연을 수행하여 인바 합금을 제조하는 단계;

(S3) 상기 인바 합금을 선재 압연후 40∼50%의 범위에서 1차 냉간 가공을 수행하는 단계;

(S4) 650∼850 ℃에서 8∼10시간 동안 로냉 열처리하는 단계; 및

(S5) 60∼80% 범위에서 2차 냉간 가공을 수행하는 단계를 포함하여 수행한다.

이하 각 단계별로 더욱 상세히 설명한다.

먼저, (S1) 단계에서는 중량%로, C:0.20∼0.40%, Si:≤0.20%, Mn:≤0.20%, P:≤0.02%, S:≤0.02%, Ni:35∼38%, W:1.5∼4.0%, 및 5≤W/C≤8 (중량비)를 만족하고, 잔부 Fe로 이루어진 조성의 금속 원소를 정련하여 강괴를 얻는다.

다음으로, (S2) 단계에서는 상기 얻은 강괴를 분괴 압연 및 열간 압연을 수행하여 인바 합금을 제조한다.

상기 분괴 압연 및 열간 압연은 공지된 방법에 의해 공지된 온도 범위 내에서 수행하며, 바람직하기로 상기 열간 압연은 1050∼1250 ℃에서 수행한다.

특히 본 발명에서는 상기 열간 압연시 종료 온도를 1050℃ 이상에서 급냉하여 인바 합금을 제조한다. 상기 열간 압연을 통해 합금 내 내부 응력이 발생하고 조대 석출물이 생성되는 데, 이때 열연 종결온도에서 급냉하게 되면 상기 석출물이 최대한 억제되어 입계가 미세화된 균일한 오스테나이트상이 형성 및 유지된다.

이렇게 열연 종결온도를 1050℃ 이상에서 급냉하면 상기 결정립의 크기가 횡단면 기준으로 ASTM 5.0 이상 (60㎛ 이하)의 크기를 가지면서 석출물 분포를 3%이하로 조절하는 것이 가능하다.

기존의 방법은 열간 압연후 용체화 처리하여 기존 석출물을 분해하여 균일한 오스테나이트상의 균일한 열연선재를 얻는 반면에, 이와 비교하여 본 발명에서 사용하는 급냉 방식은 공정 개선 효과가 탁월하다.

다음으로, (S3) 단계에서는 상기 얻어진 인바 합금을 선재 압연후 40∼50%의 범위에서 1차 냉간 가공한다.

이러한 1차 냉간 가공은 공지된 방법으로 수행한다.

다음으로, (S4) 단계에서는 650∼850℃에서 6∼10시간 동안 로냉 열처리한다.

상기 열처리는 재결정 온도인 650℃ 이상에서 수행하는데, 이렇게 재결정 온도 이상에서 열처리를 하는 경우 미세화된 결정립을 더욱 미세화할 수 있다.

즉, 재결정 온도 이상의 열처리는 재결정이 이루어지는 핵생성 장소(Nucleation site)가 많아 생성된 재결정립과 이웃한 재결정립간의 충돌(Impingement) 입자간 거리가 짧아 충돌 후 재결정의 성장을 멈추게 한다. 이에 재결정되는 입자의 결정립을 더욱 미세화할 수 있다.

만약 상기 온도 및 처리 시간이 상기 범위를 벗어나는 경우 이러한 효과를 충분히 확보할 수 없기 때문에, 상기 범위 내에서 로냉 열처리를 수행하는 것이 바람직하다.

다음으로, (S5) 단계에서 50∼80% 범위의 냉간 가공 하는 단계를 포함하여 인바 합금을 제조한다.

이러한 2차 냉간 가공은 공지된 방법으로 수행한다.

전술한 바의 단계를 처리함으로써 미세하고 균일한 W 탄화물을 얻을 수 있어, 석출경화 및 결정립 미세화에 의해 하기 물성을 만족하는 인바 합금선의 제조가 가능해진다.

ㆍ 20∼230℃의 평균 선열팽창계수: 3.7× 10^-6/℃ 이하

ㆍ 230∼290℃의 평균 선열팽창계수:　10.8× 10^-6/℃ 이하

ㆍ 인장강도: 135 kgf/mm² 이상

ㆍ 연신율: 2% 이상

ㆍ 비틀림 20회/100d 이상

이러한 물성을 가진 인바 합금선은 저열팽창특성, 강도 및 비틀림 특성을 양호하게 하여 기존 철탑 설치시 이도현상에 의한 전력손실 및 추가 가설 등의 비용을 저감하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

< 실험예 1>

하기 표 1에 나타내는 화학성분을 갖는 강을 진공유도로(VIM)에서 진공유도용해 후 진공아크용해(VAR)에 의해 정련후 강괴 1ton을 얻었다. 그리고 이것을 분괴 압연과 열간 압연을 거쳐 직경 12㎜의 열연선재로 제조하였고, 이때 열연 종결온도는 1050 ℃로 하고, 이를 물속에 급냉하였다. 이어, 1차로 44% 냉간 가공 후 650 ℃에서 8시간 동안 공냉 열처리한 다음, 다시 77%로 2차 냉간 가공하여 인바 합금을 제조하였다.

화학성분(중량%)

조성(중량%)	C	Si	Mn	P	S	Ni	W	Fe	W/C
조성 1	0.15	0.12	0.28	0.017	0.009	36.5	0.6	잔부	3.67
조성 2	0.15	0.12	0.28	0.017	0.009	36.5	0.9	잔부	6.00
조성 3	0.15	0.12	0.28	0.017	0.009	36.5	1.5	잔부	10.00
조성 4	0.24	0.14	0.27	0.017	0.017	37.2	1.1	잔부	4.58
조성 5	0.24	0.14	0.27	0.017	0.017	37.2	1.7	잔부	7.08
조성 6	0.24	0.14	0.27	0.017	0.017	37.2	1.7	잔부	7.08
조성 7	0.24	0.14	0.27	0.017	0.017	37.2	2.0	잔부	8.33
조성 8	0.33	0.13	0.28	0.019	0.018	37.7	1.8	잔부	5.45
조성 9	0.33	0.13	0.28	0.019	0.018	37.7	2.5	잔부	7.58
조성 10	0.33	0.13	0.28	0.019	0.018	37.7	2.5	잔부	7.58
조성 11	0.33	0.13	0.28	0.019	0.018	37.7	3.4	잔부	10.30
조성 12	0.43	0.12	0.28	0.018	0.013	36.1	2.0	잔부	4.65
조성 13	0.43	0.12	0.28	0.018	0.013	36.1	3.1	잔부	7.21
조성 14	0.43	0.12	0.28	0.018	0.013	36.1	3.1	잔부	7.21
조성 15	0.43	0.12	0.28	0.018	0.013	36.1	4.0	잔부	9.30
조성 16	0.15	0.12	0.28	0.017	0.009	36.5	-	잔부
조성 17	0.24	0.14	0.27	0.017	0.017	37.2	-	잔부
조성 18	0.33	0.13	0.28	0.019	0.018	37.7	-	잔부
조성 19	0.43	0.12	0.28	0.018	0.013	36.1	-	잔부

상기 인바 합금을 이용하여 시편을 제조하고, 이를 이용하여 하기의 기준으로 인장강도, 연신율, 비틀림 특성 (비틀림값), 열팽창계수 등의 특성평가를 수행하였다. 이에 얻어진 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

<시험 방법>

- 인장시험:KS C3002 (표점거리 250㎜), n=3의 평균, kgf/mm²

- 비틀림시험:시험편(100d), n=3 의 평균, 회

- 열팽창계수(CTE)측정:시차열팽창측정, 표준물질 투명석영, 5℃/min 승온,

- L 실온∼230℃, H 230∼290℃

공정 조건 및 물성

	열연 고용화, 1050℃ 급냉	인장강도 (kgf/min²)	신율%	비틀림 (회/100d)	CTE (10^-6/℃)
	열연 고용화, 1050℃ 급냉	135 이상	2.0 이상	20 이상	L(3.7 이하)	H(10.8 이하)
조성 1	○	110.1	5.9	135	○	○
조성 2	○	113.6	4.7	110	○	○
조성 3	○	118.9	4.6	111	○	○
조성 4	○	124.6	2.4	46	○	○
조성 5	○	135.9	2.4	32	○	○
조성 6	X	140.6	1.8	9	○	X
조성 7	○	142.5	1.4	11	○	○
조성 8	○	139.4	2.2	25	○	○
조성 9	○	141.9	2.0	26	○	○
조성 10	X	147.3	1.1	9	X	X
조성 11	○	148.1	0.7	16	○	○
조성 12	○	143.8	2.3	24	X	X
조성 13	○	148.6	2.2	23	X	X
조성 14	X	154.6	0.6	4	X	X
조성 15	○	155.1	0.6	5	○	○
조성 16	○	105.7	1.8	8	○	○
조성 17	○	117.3	1.3	8	○	○
조성 18	○	126.1	0.8	4	○	○
조성 19	○	138.4	0.5	3	X	X

상기 표 2를 참조하면, 조성 5, 8 및 9에서, 최종선 직경 크기(직경 4.3mm) 상태에서 인장강도 135 kgf/mm² 이상, 연신율 2%이상, 비틀림 20회/100d 20∼230℃까지와 230∼290℃까지의 평균 선열팽창계수가 각각 3.7× 10^-6/℃ 이하, 10.8× 10^-6 /℃ 이하의 수치를 만족하였다.

이러한 조성은 중량기준으로 C:0.2-0.4%, W: 1.5-4.0%, 5≤W/C≤8, 열연고용화(1050℃, 급냉)을 모두 만족해야 함을 알 수 있었다.

이에 반하여 C, W, W/C 값 및 열연고용화열처리(1050℃, 급냉) 중 하나라도 만족치 않는 다른 조성의 경우 인장강도, 신율, 비틀림 특성, 열팽창계수 중 어느 하나라도 기준 물성치 모두를 만족시키지 않는다.

< 실험예 2>

상기 표 1에서 조성 8(표 2에서 모든 결과치를 만족시키는 조성)의 화학성분을 갖는 강을 이용하여 진공유도로(VIM)에서 진공유도용해 후 진공아크용해(VAR)에 의해 정련후 강괴 10Ton을 얻었다. 이어서, 상기 강괴를 분괴 압연과 열간 압연을 거쳐 직경 12㎜의 열연선재로 제조하였고, 이때 열연 종결온도는 1050℃ 로서 물속에 급냉하였다.

상기 급냉 후 얻어진 열연선재를 하기 표 3에 나타낸 조건으로, 1차 냉간 가공, 열처리 및 2차 냉간 가공을 수행하여 인바 합금을 얻었다.

상기 인바 합금을 이용하여 시편을 제조하고, 이를 이용하여 하기의 기준으로 인장강도, 연신율, 비틀림 특성 (비틀림값), 열팽창계수 등의 특성평가를 수행하였다. 이에 얻어진 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

<시험방법>

- 인장시험:KS C3002 (표점거리 250㎜), n=3의 평균, kgf/mm²

- 비틀림시험:시험편(100d), n=3 의 평균, 회

- L 실온∼230℃, H 230∼290℃

공정 조건 및 측정 물성치

	1차 냉간 가공	로냉 열처리		2차 냉간 가공	인장강도	신율	비틀림	CTE (10^-6/℃)
	%	온도 (℃)	시간 (hr)	%	kgf/mm² (135이상)	% (2.0이상)	회/100d (20 이상)	L (3.7이하)	H (10.8이하)
1	30	650	8	60	124.2	5.2	94	O	O
2	30	650	10	80	130.6	3.5	49	O	O
3	40	650	10	40	129.4	3.1	53	O	O
4	40	650	10	50	135.2	2.9	40	O	O
5	40	650	10	65	137.2	2.4	36	O	O
6	40	650	8	80	139.5	2.3	28	O	O
7	40	650	8	85	140.1	1.9	16	O	O
8	50	650	10	40	132.9	3.2	40	O	O
9	50	650	10	50	136.8	2.5	32	O	O
10	50	650	8	65	139.1	2.3	27	O	O
11	50	650	8	80	141.8	2.2	23	O	O
12	50	650	6	85	143.3	1.5	13	O	O
13	60	650	10	40	134.5	3.0	16	O	O
14	60	650	8	50	137.5	2.8	16	O	O
15	60	650	8	65	143.8	2.1	10	O	O
16	60	650	6	80	146.7	1.6	9	O	O
17	60	650	6	85	147.9	1.5	9	O	O

상기 표 3을 참조하면, 본 발명에서 제시하는 1차 냉간 가공율 40∼50%, 열처리조건(650℃, 8∼10시간), 2차 냉간 가공율 50∼80%의 공정을 만족하는 4, 5, 6, 9, 10 및 11번의 결과는 인장강도, 신율, 비틀림 특성, 열팽창계수 등의 모든 특성을 만족함을 확인하였다.

그러나 상기 공정 조건에서 하나라도 벗어나는 실시의 경우 인장강도, 신율, 비틀림 특성, 열팽창계수 중 어느 하나의 기준 물성치를 만족하지 못하였다.

Claims

중량%로, C:0.20∼0.40%, Si:≤0.20%, Mn:≤0.20%, P:≤0.02%, S:≤0.02%, Ni:35∼38%, W:1.5∼4.0%를 포함하고, 잔부 Fe로 이루어진 조성을 가지며, 이때 5≤W/C≤8 (중량비)와 하기 물성을 만족하는 것을 특징으로 하는 강도, 비틀림 특성이 우수한 인바 합금선:

Al-cladding 직전의 최종선 직경 크기(직경 4.3mm) 상태에서 측정된 수치

ㆍ 20∼230℃의 평균 선열팽창계수: 3.7× 10^-6/℃ 이하

ㆍ 230∼290℃의 평균 선열팽창계수:　10.8× 10^-6/℃ 이하

ㆍ 인장강도: 135 kgf/mm² 이상

ㆍ 연신율: 2% 이상

ㆍ 비틀림 20회/100d 이상
중량%로, C:0.20∼0.40%, Si:≤0.20%, Mn:≤0.20%, P:≤0.02%, S:≤0.02%, Ni:35∼38%, W:1.5∼4.0%, 및 5≤W/C≤8 (중량비)를 만족하고, 잔부 Fe로 이루어진 조성의 금속 원소를 정련하여 강괴를 얻는 단계;

상기 얻은 강괴를 분괴 압연 및 열간 압연을 수행하여 인바 합금을 제조하는 단계,

상기 인바 합금을 선재 압연후 40∼50%의 범위에서 1차 냉간 가공을 수행하 는 단계;

650∼850 ℃에서 6∼10시간 동안 로냉 열처리하는 단계; 및

50∼80% 범위에서 2차 냉간 가공을 수행하는 단계를 포함하여 수행하는 제1항의 인바 합금선의 제조방법.
제2항에 있어서,

상기 열간 압연시 종료온도를 1050∼1250 ℃에서 급냉하는 것을 특징으로 하는 인바 합금선의 제조방법.