KR101140651B1 - 크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강 및 이의 제조방법 - Google Patents

크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101140651B1
KR101140651B1 KR1020100001425A KR20100001425A KR101140651B1 KR 101140651 B1 KR101140651 B1 KR 101140651B1 KR 1020100001425 A KR1020100001425 A KR 1020100001425A KR 20100001425 A KR20100001425 A KR 20100001425A KR 101140651 B1 KR101140651 B1 KR 101140651B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
high chromium
creep resistance
chromium
ferrite
Prior art date
Application number
KR1020100001425A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110080965A (ko
Inventor
김성호
백종혁
김태규
김우곤
김준환
한창희
이찬복
김영일
한도희
Original Assignee
한국수력원자력 주식회사
한국원자력연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국수력원자력 주식회사, 한국원자력연구원 filed Critical 한국수력원자력 주식회사
Priority to KR1020100001425A priority Critical patent/KR101140651B1/ko
Priority to US12/984,811 priority patent/US20110162764A1/en
Publication of KR20110080965A publication Critical patent/KR20110080965A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101140651B1 publication Critical patent/KR101140651B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C21D1/28—Normalising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

본 발명은 크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 탄소 0.04～0.13 중량%, 규소 0.03～0.07 중량%, 망간 0.40～0.50 중량%, 니켈 0.40～0.50 중량%, 크롬 8.5～9.5 중량%, 몰리브덴 0.45～0.55 중량%, 바나듐 0.10～0.25 중량%, 탄탈륨 0.02～0.10 중량%, 니오븀 0.15～0.25 중량%, 텅스텐 1.5～3.0 중량%, 질소 0.05～0.12 중량%, 보론 0.004～0.008 중량%, 선택적으로 인과 지르코늄이 각각 0.002～0.010 중량%, 0.01～0.08 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 인장강도 및 크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강은 니오븀, 탄탈륨, 텅스텐, 질소, 보론, 지르코늄, 탄소 등의 합금 원소의 함량의 조절하여 우수한 인장강도 및 크리프 저항성을 나타내므로, 고온 및 고조사량 조건에서 사용되는 제4세대 SFR 핵연료 재료로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강 및 이의 제조방법{High-Cr ferritic/martensitic steels having an improved creep resistance and preparation method thereof}
본 발명은 크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
소듐냉각 고속로(Sodium-cooled Fast Reactor, SFR)는 고속중성자를 이용하는 방식으로 핵연료 증식특성이 있어서 원자력발전의 초창기부터 우라늄 자원의 효율적 이용이라는 측면에서 개발되었다. 최근에 들어서 제4세대(Gen IV) 원자로시스템 개발 프로그램에 나타난 바와 같이 사용후 핵연료의 활용과 초장수명 방사성 핵종의 소멸처리 활용으로 소듐냉각 고속로가 다시금 주목을 받고 있다.
핵연료는 핵분열에 의한 에너지의 생산, 핵물질의 증식 및 폐기물의 소멸 등이 진행되는 소듐냉각 고속로의 핵심 요소이다. 따라서 방사성 핵분열생성물이 밀집되어 있는 핵연료의 안전성은 원자로의 안전성과 직결된다.
핵연료 피복관은 연료심을 밀봉하여 방사성물질의 외부 유출을 방지하는 역할을 하기 때문에, 핵연료 및 원자로의 안전성과 직결되는 가장 중요한 핵연료 부품이다. SFR 핵연료 피복관은 고온 및 고조사량의 가혹한 조건에서 사용된다. 따라서 고온에서 크리프 저항성이 우수하고, 높은 중성자 조사량까지 팽윤이 낮으면서, 연성이 유지되는 피복관이 개발되어야 한다. 이의 실현을 위해서는 높은 온도의 냉각재와 높은 중성자 조사량 조건에서 견딜 수 있는 고온/내방사성을 갖으며, 액체 소듐과의 양립성이 우수한 새로운 재료의 개발이 필요하다.
최근, 제4세대 원자로 및 핵융합 원자로 주요부품의 후보재료로서 고온특성이 우수한 재료로 고크롬 함유의 페라이트-마르텐사이트계 강(Ferrite/Martensitic Steel, FMS)이 관심을 받고 있다.
크롬 함량이 8～12 중량% 포함된 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강은 오스텐나이트계 스테인레스 강(예, SS316, SS304)에 비해 우수한 열적 특성과 조사 팽윤 저항성 때문에 1970년대부터 고속 중성자(fast neutron)를 이용하는 고속증식로(fast breeder reactor) 노심의 중요한 부품인 핵연료 피복관, 이를 감싸는 랩퍼(wrapper) 또는 덕트(duct)용 재료로 사용되어 왔다. 1960년대 화력발전소용 고온 내열 재료로 개발된 HT9 합금(주요 성분: 12% Cr-1% Mo-0.5% W-0.3% V)은 미국의 고속 증식 실험로인 EBR-II에서 핵연료 피복관 및 덕트 재료로 선정되어 사용되었을 뿐만 아니라 유럽과 일본에서도 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 고속로의 피복관으로 선정하여 노내 조사시험을 수행하였다. 최근에는 고효율의 제4세대 원자로에서 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강이 600 ℃ 이상의 고온 및 200 dpa 이상의 고방사성 환경에서 사용할 노심부품 재료로 고려되고 있다.
핵융합 원자로 재료개발 프로그램이 본격적으로 시작한 1980년 대 중반에 저방사화(reduced-activation) 강에 대한 개념이 도입되어 저방사화 페라이트/마르텐사이트 강(RAFMS)에 대한 연구가 본격적으로 추진되었으며, 이때 출발점이 된 재료는 개량 9Cr-1Mo 강으로 알려진 ASTM Gr.91합금(주요 성분: 9% Cr-1% Mo-0.20% V-0.08% Nb)의 페라이트/마르텐사이트 강이다. 저방사화 페라이트/마르텐사이트 강은 고속 중성자 조사에 의해 발생하는 장수명 고준위 방사성 물질의 생성을 줄이기 위한 합금원소의 제한이 뒤따랐다. 즉, 저방사화 페라이트/마르텐사이트 강에서는 몰리브덴, 니오븀, 니켈, 구리, 질소의 첨가를 엄격히 제한했고, 이들 원소 대신에 텅스텐과 탄탈늄의 첨가가 제안되었다. 또한 α-상 안정화 원소인 탄소나 망간의 첨가량의 증가 없이 충격특성에 나쁜 영향을 미치는 δ-페라이트 상의 생성을 억제하는 방안으로 크롬 함량을 7～9%로 줄이는 합금이 선호되었다. 이와 같은 일련의 연구를 통해 일본에서는 F82H 합금(주요 성분: 8% Cr-2.0% W-0.25% V-0.04% Ta)과 JLF-1 합금(주요 성분: 9% Cr-2.0% W-0.25% V-0.05% Ta-0.02% Ti)이 새롭게 개발되었고 유럽에서는 EUROFER-97 합금(주요 성분: 9% Cr-1.1% W-0.20% V-0.12% Ta-0.01% Ti), 미국에서는 ORNL 9Cr-2WVTa(주요 성분: 9% Cr-2.0% W-0.25% V-0.07% Ta)이 개발되었다.
그러나, SFR 핵연료 피복관은 고온 및 고속의 중성자가 조사되는 가혹한 조건에서 사용되므로 고온에서 크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강의 개발이 여전히 요구되고 있다.
이에 본 발명자들은 고온에서 인장강도 및 크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 개발하기 위하여 니오븀, 탄탈륨, 텅스텐, 질소, 보론, 지르코늄, 탄소 등의 합금 원소의 함량을 조절하여 우수한 크리프 저항성을 갖는 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하고 성능을 평가함으로서 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 우수한 크리프 저항성을 갖는 소듐냉각 고속로(SFR) 핵연료 재료용 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 탄소 0.04～0.13 중량%, 규소 0.03～0.07 중량%, 망간 0.40～0.50 중량%, 니켈 0.40～0.50 중량%, 크롬 8.5～9.5 중량%, 몰리브덴 0.45～0.55 중량%, 바나듐 0.10～0.25 중량%, 탄탈륨 0.02～0.10 중량%, 니오븀 0.15～0.25 중량%, 텅스텐 1.5～3.0 중량%, 질소 0.05～0.12 중량%, 보론 0.004～0.008 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 우수한 인장강도 및 크리프 저항성을 갖는 소듐냉각 고속로(SFR) 핵연료 재료용 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제공한다.
또한, 본 발명은 탄소 0.04～0.13 중량%, 규소 0.03～0.07 중량%, 망간 0.40～0.50 중량%, 니켈 0.40～0.50 중량%, 크롬 8.5～9.5 중량%, 몰리브덴 0.45～0.55 중량%, 바나듐 0.10～0.25 중량%, 탄탈륨 0.02～0.10 중량%, 니오븀 0.15～0.25 중량%, 텅스텐 1.5～3.0 중량%, 질소 0.05～0.12 중량%, 보론 0.004～0.008 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물에 인 0.002～0.010 중량% 또는 지르코늄 0.01～0.08 중량%를 더 포함하는 우수한 인장강도 및 크리프 저항성을 갖는 소듐냉각 고속로(SFR) 핵연료 재료용 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제공한다.
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강은 니오븀, 탄탈륨, 텅스텐, 질소, 보론, 지르코늄, 탄소 등의 합금 원소의 함량의 조절하여 우수한 인장강도 및 크리프 저항성을 나타내므로, 고온 및 고중성자량의 가혹한 조건에서 사용되는 제4세대 SFR 핵연료 재료로 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강의 650 ℃에서의 항복강도 및 인장강도를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강의 650 ℃에서의 크리프 저항성을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강은 탄소 0.04～0.13 중량%, 규소 0.03～0.07 중량%, 망간 0.40～0.50 중량%, 니켈 0.40～0.50 중량%, 크롬 8.5～9.5 중량%, 몰리브덴 0.45～0.55 중량%, 바나듐 0.10～0.25 중량%, 탄탈륨 0.02～0.10 중량%, 니오븀 0.15～0.25 중량%, 텅스텐 1.5～3.0 중량%, 질소 0.05～0.12 중량%, 보론 0.004～0.008 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
또한 본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강은 인 또는 지르코늄을 더 포함할 수 있다. 구체적으로는 인 0.002～0.010 중량% 또는 지르코늄 0.01～0.08 중량%를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명에서 첨가되는 원소의 역할 및 효과를 살펴본다.
(1) 탄소(C)
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 있어서, 탄소는 탄화물을 형성하여 석출경화 효과를 나타내며, 바람직한 탄소의 함량은 0.04～0.13 중량%이다. 상기 탄소의 함량이 0.04 중량% 미만이면 상온 기계적 강도가 낮아지고 인성도 나빠지며, 특히 Cr 당량이 증가하여 델타 페라이트가 생성되는 문제가 있고, 0.13 중량%를 초과하면 많은 탄화물이 생성되고 이러한 탄화물이 사용 도중 쉽게 조대화 디어 석출물에 의한 강화효과를 잃게 되는 문제가 있다.
(2) 규소( Si )
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 있어서, 규소는 내산화성을 향상시키는 역할을 하며, 제강시 탈산제로 작용한다. 바람직한 규소의 함량은 0.03～0.07 중량%이다. 상기 규소의 함량이 0.03 중량% 미만이면 내식성이 낮아지는 문제가 있고, 0.07 중량%를 초과하면 인성을 저하시키는 laves 상의 생성을 촉진하는 문제가 있다.
(3) 망간( Mn )
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 있어서, 망간은 경화능을 향상시키는 역할을 하며, 바람직한 망간의 함량은 0.40～0.50 중량%이다. 상기 망간의 함량이 0.40 중량% 미만이면 경화능에 문제가 있고, 0.50 중량%를 초과하면 크리프 저항성을 저하시키는 문제가 있다.
(4) 니켈( Ni )
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 있어서, 니켈은 크롬(Cr) 당량을 증가시켜 델타 페라이트의 생성을 억제하는 역할을 하며, 바람직한 니켈의 함량은 0.40～0.50 중량%이다. 상기 니켈의 함량이 0.40 중량% 미만이면 인성에 취약한 델타 페라이트를 생성시키는 문제가 있고, 0.50 중량%를 초과하면 망간과 마찬가지로 크리프 저항성을 악화시키는 문제가 있다.
(5) 크롬( Cr )
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 있어서, 크롬은 내식성과 고온 강도를 증가시키는 것으로 알려져 있으며, 바람직한 크롬의 함량은 8.5～9.5 중량%이다. 상기 크롬의 함량이 8.5 중량% 미만이면 고온 산화 및 부식에 대한 저항성이 낮아지는 문제가 있고, 9.5 중량%를 초과하면 크리프 저항성이 저하되는 문제가 있다.
(6) 몰리브덴( Mo )
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 있어서, 몰리브덴은 고용강화 효과를 나타내는 원소로서, 바람직한 몰리브덴의 함량은 0.45～0.55 중량%이다. 몰리브덴의 함량은 텅스텐 함량과 상호 관계가 있어, 텅스텐을 첨가한 강에서는 상기 몰리브덴의 함량이 0.45 중량% 미만이면 크롬 당량을 낮추어 델타 페라이트가 생성되는 문제가 있고, 0.55 중량%를 초과하면 취성이 있는 Laves 상을 대량 생성시키는 문제가 있다.
(7) 바나듐(V)
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 있어서, 바나듐은 석출경화를 나타내는 합금원소로서, 바람직한 바나듐의 함량은 0.1～0.25 중량%이다. 상기 바나듐의 함량이 0.1 중량% 미만이면 석출물의 생성 위치를 감소시켜 탄화물이 균일하게 분포하지 못해 결과적으로 조대한 탄화물이 형성되어 크리프 저항성을 악화시키는 문제가 있고, 0.25 중량%를 초과하면 기지 중의 고용 탄소 및 질소를 모두 소모하여, 사용 도중 다른 형태의 탄화물이 생성되는 것을 어렵게 하는 문제가 있다.
(8) 니오븀( Nb )
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 있어서, 니오븀은 석출경화를 나타내는 합금원소로서, 바람직한 니오븀의 함량은 0.15～0.25 중량%이다. 상기 니오븀의 함량이 0.15 중량% 미만이면 충분한 니오븀 석출물을 형성하지 못하여 노말라이징 처리시 오스테나이트 결정립 성장을 일으켜 기계적 성능을 저하시키는 문제가 있고, 0.25 중량%를 초과하면 노말라이징 처리 시의 미고용 니오븀의 함량이 증가하여 크리프 저항성에 효과적인 바나듐 석출량을 감소시키고 기지 중에 고용 탄소를 소모하여 M23C6와 같은 탄화물 석출량을 감소시켜 장시간 크리프 저항성을 저하시키는 문제가 있다.
(9) 탄탈륨( Ta )
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 있어서, 탄탈륨은 저방사화 원소로서 니오븀 석출물에 함유되어 석출강화 효과를 나타내는 역할을 한다. 본 발명에 있어서, 상기 탄탈륨은 우수한 기계적 특성을 나타내기 위하여 0.02～0.10 중량%로 첨가하는 것이 바람직하며, 상기 0.10 중량%를 초과하면 니오븀의 과다 첨가와 동일한 문제가 있다.
(10) 텅스텐(W)
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 있어서, 텅스텐은 대표적인 고용강화 합금 원소로서, 바람직한 텅스텐의 함량은 1.5～3.0 중량%이다. 상기 텅스텐의 함량이 1.5 중량% 미만이면 효과적인 고용강화에 문제가 있고, 3.0 중량%를 초과하면 장시간 크리프 저항성과 인성을 악화시키는 것으로 알려진 Laves상이 생성되는 문제가 있다.
(11) 질소(N)
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 있어서, 질소는 질화물을 형성하든지 침입형으로 고용되어 강도를 높이는 역할을 하며, 바람직한 질소의 함량은 0.05～0.12 중량%이다. 상기 질소의 함량이 0.05 중량% 미만이면 내식성이 낮아지는 문제가 있고, 0.12 중량%를 초과하면 크리프 저항성이 급격히 저하하는 문제가 있다.
(12) 보론(B)
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 있어서, 보론은 입계에 편석하여 입계강화 작용을 하여 고온 크리프 저항성을 향상시키며, 바람직한 보론의 함량은 0.004～0.008 중량%이다. 상기 보론의 함량이 0.004 중량% 미만이면 효과적인 입계 강화를 얻을 수 없는 문제가 있고, 0.008 중량%를 초과하면 보론 석출물이 생성되어 오히려 크리프 저항성을 저하시키고 제조성에 문제가 있다.
(13) 인(P) 또는 지르코늄( Zr )
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 있어서, 크리프 저항성을 향상시키기 위하여 인 또는 지르코늄을 추가적으로 소량 포함할 수 있다.
이때, 첨가되는 인의 함량은 0.002～0.010 중량%인 것이 바람직하고, 지르코늄의 경우에는 0.01~0.08 중량%인 것이 바람직한 바, 상기 범위를 초과하는 경우에는 오히려 기계적 특성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강은 당업계에 널리 알려진 통상적인 방법을 사용하여 제조할 수 있으며, 바람직하게는
합금 조성 원소를 혼합한 후 용해하여 잉곳을 제조하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 제조된 잉곳을 열간 압연하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 열간 압연된 잉곳을 노말라이징(Normalizing) 처리한 후 공냉시키는 단계(단계 3); 및
상기 단계 3에서 노말라이징 처리된 합금을 템퍼링(Tempering) 처리한 후 공냉시킴으로써 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하는 단계(단계 4)를 포함하는 방법으로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 필요한 형태의 핵연료 부품(예를 들면, 소듐냉각 고속로의 핵연료 피복관 또는 덕트)으로 제조하기 위하여 상기 단계 3의 템퍼링 처리 후에 추가적 중간열처리 및 냉간가공을 수회 반복수행한 후 최종 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
먼저, 단계 1은 합금 조성 원소를 혼합한 후 용해하여 잉곳을 제조하는 단계이다.
상기 합금 조성 원소로는 탄소, 규소, 망간, 니켈, 크롬, 바나듐, 탄탈륨, 니오븀, 텅스텐, 질소, 보론, 잔부 철을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 탄소 0.04～0.13 중량%, 규소 0.03～0.07 중량%, 망간 0.40～0.50 중량%, 니켈 0.40～0.50 중량%, 크롬 8.5～9.5 중량%, 몰리브덴 0.45～0.55 중량%, 바나듐 0.10～0.25 중량%, 탄탈륨 0.02～0.10 중량%, 니오븀 0.15～0.25 중량%, 텅스텐 1.5～3.0 중량%, 질소 0.05～0.12 중량%, 보론 0.004～0.008 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
또한 상기 합금 조성 원소로서 인 또는 지르코늄을 더 포함할 수 있다. 구체적으로는 인 0.002～0.010 중량% 또는 지르코늄 0.01～0.08 중량%를 포함할 수 있다.
상기 잉곳은 진공유도용해(VIM) 방법을 사용할 수 있다.
구체적으로는 용해챔버를 고진공(1×10-5 내지 0.5 torr) 분위기에서 유도전류를 가해서 1차적으로 합금원소를 용해한 후 알루미늄 또는 규소와 같은 탈산제를 투입한다. 미량원소, 특히 질소 등은 용해가 거의 완료되는 시점에서 용탕에 장입한 후 성분분석용 시료를 채취한다. 용해가 완료되면 1500 ℃에서 직육면체 형틀에 용탕을 부어 출탕을 수행하며, 표면의 산화층은 기계적 가공을 수행하여 잉곳을 제조한다.
다음으로 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 잉곳을 열간 압연하는 단계이다.
상기 열간 압연을 통하여 열간 가공에 적합한 열간 가공품을 제조한다. 이때 열간 압연은 1100～1200 ℃의 온도에서 0.5～2시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 만일 상기 범위를 벗어나는 경우, 즉 1100 ℃ 미만에서는 용체화 열처리(solution annealing)의 목적을 충분히 달성할 수 없으며, 1200 ℃을 초과하면 prior-γ상 결정립의 크기가 너무 증가하여 최종 제품의 기계적 특성을 저하시키는 문제를 야기시킬 수 있다.
다음으로 단계 3은 상기 단계 2에서 열간 가공된 제품을 노말라이징(Normalizing) 처리한 후 공냉시키는 단계이다.
상기 노말라이징 처리는 1000～1100 ℃의 γ상 온도영역에서 0.5～2시간 동안 수행하는 것이 바람직하며, 이는 열간 가공된 제품에 원치 않게 생성된 석출상을 재용해시키고 냉각온도를 조절하여 석출물의 크기와 양을 제어하기 위함이다.
다음으로, 단계 4는 상기 단계 3에서 노말라이징 처리된 합금을 템퍼링(Tempering) 처리한 후 공냉시킴으로써 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하는 단계이다.
상기 템퍼링 처리는 600～800 ℃에서 1～3시간 동안 수행하는 것이 바람직하며, 이는 원하는 안정한 석출상을 미세하고 균일하게 생성시키기 위함이다.
이와 같은 방법에 의하여 본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 SFR 핵연료 부품으로 제조하기 위하여 필요시 상기 단계 3의 열처리 후에 추가적 중간열처리 및 냉간가공을 수회 반복수행한 후 최종 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로는 상기 추가적 중간열처리를 600～800 ℃에서 1～3시간 동안 수행하고 연속해서 냉간가공을 수행하는 것을 2～4회에 걸쳐 수행한 후, 최종열처리를 600～800 ℃에서 1～3시간 동안 수행하여 고크롬 페라이트/마르텐사이드 강을 제조할 수 있다.
상기 방법으로 제조된 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강은 650 ℃의 고온에서 330～372 MPa의 우수한 인장강도 및 650 ℃, 140MPa 응력에서 파단시간이 1833～ 3233시간의 우수한 크리프 저항성을 나타냄으로써 종래 고크롬 페라이드/마르텐사이트 강과 비교하여 볼 때 매우 우수한 기계적 특성을 나타내므로(표 2와 3, 도 1과 2 참조), 고온 및 고조사량의 가혹한 조건에서 사용되는 제4세대 원자로인 소듐냉각 고속로의 주요 노심 부품인 핵연료 피복관, 덕트 및 와이어 랩 등의 재료로 매우 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐이므로, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 고크롬 페라이트/ 마르텐사이트 강의 제조
시험재로서 탄소 0.07 중량%, 규소 0.04 중량%, 망간 0.428 중량%, 니켈 0.460 중량%, 크롬 9.10 중량%, 몰리브덴 0.52 중량%, 바나듐 0.20 중량%, 탄탈륨 0.05 중량%, 니오븀 0.20 중량%, 텅스텐 2.00 중량%, 질소 0.083 중량%, 보론 0.0056 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성의 시험재를 진공유도 용해로에서 30 ㎏ 잉곳으로 제조하였다. 상기 잉곳을 1150 ℃에서 2시간 동안 유지시킨 후, 열간 압연하여 최종 두께를 15 ㎜로 하였다.
이후 하기와 같은 열처리를 수행하였다.
구체적으로 상기 합금을 1050 ℃에서 1시간 동안 노말라이징(Normalizing) 처리한 후 공냉시켰다.
이후, 상기 노말라이징 처리된 합금을 750 ℃에서 2시간 동안 템퍼링(Tempering) 처리를 수행하여 공냉시킴으로써 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.
상기 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강은 추가적으로 600～800 ℃에서 1～3시간 동안 중간 열처리와 냉간 가공을 연속해서 2～4회 반복수행한 후, 최종열처리를 600～800 ℃에서 1～3시간 동안 수행하여 최종제품의 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.
< 실시예 2>
시험재로서 탄소 0.069 중량%, 규소 0.045 중량%, 망간 0.445 중량%, 니켈 0.450 중량%, 크롬 8.97 중량%, 몰리브덴 0.49 중량%, 바나듐 0.203 중량%, 탄탈륨 0.02 중량%, 니오븀 0.20 중량%, 텅스텐 2.07 중량%, 질소 0.084 중량%, 보론 0.0063 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성의 시험재를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 수행하여 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.
< 실시예 3>
시험재로서 탄소 0.069 중량%, 규소 0.049 중량%, 망간 0.435 중량%, 니켈 0.447 중량%, 크롬 8.96 중량%, 몰리브덴 0.49 중량%, 바나듐 0.205 중량%, 탄탈륨 0.10 중량%, 니오븀 0.19 중량%, 텅스텐 2.01 중량%, 질소 0.086 중량%, 보론 0.006 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성의 시험재를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 수행하여 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.
< 실시예 4>
시험재로서 탄소 0.073 중량%, 규소 0.054 중량%, 망간 0.442 중량%, 니켈 0.451 중량%, 크롬 8.90 중량%, 몰리브덴 0.50 중량%, 바나듐 0.202 중량%, 탄탈륨 0.05 중량%, 니오븀 0.20 중량%, 텅스텐 3.00 중량%, 질소 0.084 중량%, 보론 0.0067 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성의 시험재를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 수행하여 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.
< 실시예 5>
시험재로서 탄소 0.068 중량%, 규소 0.047 중량%, 망간 0.44 중량%, 니켈 0.455 중량%, 크롬 9.03 중량%, 몰리브덴 0.49 중량%, 바나듐 0.2 중량%, 탄탈륨 0.05 중량%, 니오븀 0.20 중량%, 텅스텐 2.01 중량%, 질소 0.077 중량%, 보론 0.0061 중량%, 인 0.004 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성의 시험재를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 수행하여 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.
< 실시예 6>
시험재로서 탄소 0.07 중량%, 규소 0.045 중량%, 망간 0.427 중량%, 니켈 0.443 중량%, 크롬 8.83 중량%, 몰리브덴 0.51 중량%, 바나듐 0.194 중량%, 탄탈륨 0.05 중량%, 니오븀 0.20 중량%, 텅스텐 2.04 중량%, 질소 0.077 중량%, 보론 0.006 중량%, 인 0.009 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성의 시험재를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 수행하여 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.
< 실시예 7>
시험재로서 탄소 0.066 중량%, 규소 0.046 중량%, 망간 0.436 중량%, 니켈 0.450 중량%, 크롬 9.02 중량%, 몰리브덴 0.49 중량%, 바나듐 0.199 중량%, 탄탈륨0.05 중량%, 니오븀 0.19 중량%, 텅스텐 2.04 중량%, 질소 0.076 중량%, 보론 0.0059 중량%, 지르코늄 0.016 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성의 시험재를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 수행하여 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.
< 비교예 1>
종래 시판되는 ASTM Gr.92 합금을 사용하였다.
(조성: 탄소 0.096 중량%, 규소 0.060 중량%, 망간 0.44 중량%, 니켈 0.19 중량%, 크롬 8.95 중량%, 몰리브덴 0.48 중량%, 바나듐 0.204 중량%, 니오븀 0.055 중량%, 텅스텐 1.9 중량%, 질소 0.045 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물)
< 비교예 2>
종래 시판되는 HT9 합금을 사용하였다.
(조성: 탄소 0.192 중량%, 규소 0.14 중량%, 망간 0.490 중량%, 니켈 0.484 중량%, 크롬 12.05 중량%, 몰리브덴 1.00 중량%, 바나듐 0.304 중량%, 니오븀 0.022 중량%, 텅스텐 0.496 중량%, 질소 0.011 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물)
상기 실시예 1～7 및 비교예 1～2에서 제조된 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강의 조성을 하기 표 1에 정리하였다.
구분 조성(중량%)
C Si Mn Ni Cr Mo V Ta Nb W N B
실시예 1 0.07 0.04 0.428 0.460 9.10 0.52 0.20 0.05 0.20 2.00 0.083 0.0056
실시예 2 0.069 0.045 0.445 0.450 8.97 0.49 0.203 0.02 0.20 2.07 0.084 0.0063
실시예 3 0.069 0.049 0.435 0.447 8.96 0.49 0.205 0.10 0.19 2.01 0.086 0.006
실시예 4 0.073 0.054 0.442 0.451 8.90 0.50 0.202 0.05 0.20 3.00 0.084 0.0067
실시예 5* 0.068 0.047 0.44 0.455 9.03 0.49 0.2 0.05 0.20 2.01 0.077 0.0061
실시예 6** 0.07 0.045 0.427 0.443 8.83 0.51 0.194 0.05 0.20 2.04 0.077 0.006
실시예 7*** 0.066 0.046 0.436 0.450 9.02 0.49 0.199 0.05 0.19 2.04 0.076 0.059
비교예 1 0.096 0.060 0.44 0.19 8.95 0.48 0.204 0.055 1.9 0.045
비교예 2 0.192 0.14 0.490 0.484 12.05 1.00 0.304 0.022 0.496 0.011
* : 0.004 P 추가
** : 0.009 P 추가
*** : 0.016 Zr 추가
< 실험예 > 고크롬 페라이트/ 마르텐사이트 강의 특성 측정
(1) 항복강도 및 인장강도 측정
실시예 1～7 및 비교예 1～2에서 제조된 고크롬 페라이드/마르텐사이트 강의 고온에서의 특성을 측정하기 위하여 650 ℃에서 인장시험(ASTM E 8M-08)을 통하여 항복강도 및 인장강도를 측정하고 그 결과를 표 2 및 도 1에 나타내었다.
구분 항복강도 (MPa) 인장강도 (MPa)
실시예 1 348 362
실시예 2 331 341
실시예 3 316 330
실시예 4 350 372
실시예 5 325 342
실시예 6 319 342
실시예 7 333 346
비교예 1 272 292
비교예 2 323 355
표 2 및 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 고크롬 페라이드/마르텐사이트 강은 316～350 MPa의 항복강도 및 330～372 MPa의 인장강도를 나타냄으로써 종래 고크롬 페라이드/마르텐사이트 강(Gr. 92 합금; 비교예 1, 272 MPa의 항복강도 및 292 MPa의 인장강도)과 비교하여 볼 때 동등 이상의 항복강도 및 인장강도를 나타내었다.
따라서, 본 발명에 따른 고크롬 페라이드/마르텐사이트 강은 650 ℃의 고온에서도 높은 항복강도 및 인장강도를 나타냄으로써 고온 및 고중성자량의 가혹한 조건에서 사용되는 제4세대 SFR 핵연료 재료로 유용하게 사용될 수 있다.
(2) 크리프 저항성 측정
실시예 1～7 및 비교예 1～2에 따라 제조된 고크롬 페라이드/마르텐사이트 강의 고온에서의 크리프 저항성을 측정하기 위하여 650 ℃, 140 MPa의 응력을 가했을 때 파단시간을 측정하고 그 결과를 표 3 및 도 2에 나타내었다.
구분 크리프 저항성 (시간)
실시예 1 2321
실시예 2 2178
실시예 3 2104
실시예 4 3233
실시예 5 1833
실시예 6 1839
실시예 7 2440
비교예 1 814
비교예 2 148
표 3 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 고크롬 페라이드/마르텐사이트 강은 600 ℃, 140 MPa의 응력조건에서 파단시간이 1833～3233 시간을 나타냄으로써 종래 고크롬 페라이드/마르텐사이트 강(Gr. 92 합금, 비교예 1, 파단시간 814 시간; 및 HT9 합금, 비교예 2, 파단시간 148 시간)과 비교하여 볼 때 우수한 크리프 저항성을 나타내었다.
따라서, 본 발명에 따른 고크롬 페라이드/마르텐사이트 강은 650 ℃의 고온에서도 향상된 크리프 저항성을 나타냄으로써 고온 및 고조사량의 가혹한 조건에서 사용되는 제4세대 SFR 핵연료 재료로 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 탄소 0.04～0.13 중량%, 규소 0.03～0.07 중량%, 망간 0.40～0.50 중량%, 니켈 0.40～0.50 중량%, 크롬 8.5～9.5 중량%, 몰리브덴 0.45～0.55 중량%, 바나듐 0.10～0.25 중량%, 탄탈륨 0.02～0.10 중량%, 니오븀 0.15～0.25 중량%, 텅스텐 1.5～3.0 중량%, 질소 0.05～0.12 중량%, 보론 0.004～0.008 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 인장강도 및 크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강.
  2. 탄소 0.04～0.13 중량%, 규소 0.03～0.07 중량%, 망간 0.40～0.50 중량%, 니켈 0.40～0.50 중량%, 크롬 8.5～9.5 중량%, 몰리브덴 0.45～0.55 중량%, 바나듐 0.10～0.25 중량%, 탄탈륨 0.02～0.10 중량%, 니오븀 0.15～0.25 중량%, 텅스텐 1.5～3.0 중량%, 질소 0.05～0.12 중량%, 보론 0.004～0.008 중량%, 인 0.002～0.010 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 인장강도 및 크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강.
  3. 탄소 0.04～0.13 중량%, 규소 0.03～0.07 중량%, 망간 0.40～0.50 중량%, 니켈 0.40～0.50 중량%, 크롬 8.5～9.5 중량%, 몰리브덴 0.45～0.55 중량%, 바나듐 0.10～0.25 중량%, 탄탈륨 0.02～0.10 중량%, 니오븀 0.15～0.25 중량%, 텅스텐 1.5～3.0 중량%, 질소 0.05～0.12 중량%, 보론 0.004～0.008 중량%, 지르코늄 0.01～0.08 중량%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 인장강도 및 크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강.
  4. 합금 조성 원소를 혼합한 후 용해하여 잉곳을 제조하는 단계(단계 1);
    상기 단계 1에서 제조된 잉곳을 열간 압연하는 단계(단계 2);
    상기 단계 2에서 열간 압연된 잉곳을 노말라이징(Normalizing) 처리한 후 공냉시키는 단계(단계 3); 및
    상기 단계 3에서 노말라이징 처리된 합금을 템퍼링(Tempering) 처리한 후 공냉시킴으로써 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하는 단계(단계 4)를 포함하는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 단계 1의 잉곳은 진공유도용해(VIM) 방법을 사용하여 제조하는 것을 특징으로 하는 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 단계 2의 열간 압연은 1100～1200 ℃의 온도에서 0.5～2시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 단계 3의 노말라이징 처리는 1000～1100 ℃에서 0.5～2시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강의 제조방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 단계 4의 템퍼링 처리는 600～800 ℃에서 1～3시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강의 제조방법.
  9. 제4항에 있어서, 상기 단계 4를 수행한 후, 추가적 중간열처리를 600～800 ℃에서 1～3시간 동안 수행하고 연속해서 냉간가공을 수행하는 것을 2～4회에 걸쳐 수행한 후, 최종열처리를 600～800 ℃에서 1～3시간 동안 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 이용한 제4세대 원자로의 노심 부품.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제4세대 원자로는 소듐냉각고속로(SFR)인 것을 특징으로 하는 제4세대 원자로의 노심 부품.
  12. 제10항에 있어서, 상기 노심 부품은 핵연료 피복관, 덕트 및 와이어 랩으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 제4세대 원자로의 노심 부품.
KR1020100001425A 2010-01-07 2010-01-07 크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강 및 이의 제조방법 KR101140651B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100001425A KR101140651B1 (ko) 2010-01-07 2010-01-07 크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강 및 이의 제조방법
US12/984,811 US20110162764A1 (en) 2010-01-07 2011-01-05 High-cr ferritic/martensitic steel having improved creep resistance and preparation method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100001425A KR101140651B1 (ko) 2010-01-07 2010-01-07 크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110080965A KR20110080965A (ko) 2011-07-13
KR101140651B1 true KR101140651B1 (ko) 2012-05-03

Family

ID=44224011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100001425A KR101140651B1 (ko) 2010-01-07 2010-01-07 크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강 및 이의 제조방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20110162764A1 (ko)
KR (1) KR101140651B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110117705A (zh) * 2019-04-09 2019-08-13 舞阳钢铁有限责任公司 一种正火型核电压力容器设备支承用钢板的热处理方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101218774B1 (ko) 2011-12-23 2013-01-09 한국원자력연구원 고속로용 핵연료봉
CN104911321B (zh) * 2015-06-12 2017-01-18 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种塑料模具钢的特厚板生产工艺
CN107513605A (zh) * 2017-08-22 2017-12-26 江苏大学 基于成分控制的35CrNi3MoV钢大型锻件枝晶组织的消除方法
KR102142782B1 (ko) * 2018-11-29 2020-08-10 주식회사 포스코 크리프 강도가 우수한 크롬-몰리브덴 강판 및 그 제조방법
CN109504901A (zh) * 2018-12-11 2019-03-22 西安交通大学 一种快堆燃料包壳用的低活化马氏体钢及其热处理方法
DK3674425T3 (en) * 2018-12-31 2022-05-23 Baker Hughes Energy Tech Uk Limited Stålwire
US11772206B2 (en) 2019-09-20 2023-10-03 Lincoln Global, Inc. High chromium creep resistant weld metal for arc welding of thin walled steel members
CN111519108B (zh) * 2020-06-09 2021-03-12 西安建筑科技大学 一种锆强化低活化马氏体钢及其制备方法
CN113699450A (zh) * 2021-08-30 2021-11-26 燕山大学 一种低活化钢及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0734202A (ja) * 1993-07-23 1995-02-03 Toshiba Corp 蒸気タービン用ロータ
JPH10259452A (ja) 1997-03-21 1998-09-29 Nippon Steel Corp 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼
KR20090118271A (ko) * 2008-05-13 2009-11-18 한국과학기술연구원 페라이트계 내열강 및 그 제조 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0959747A (ja) * 1995-08-25 1997-03-04 Hitachi Ltd 高強度耐熱鋳鋼，蒸気タービンケーシング，蒸気タービン発電プラント及び蒸気タービン
JPH09296258A (ja) * 1996-05-07 1997-11-18 Hitachi Ltd 耐熱鋼及び蒸気タービン用ロータシャフト
JP4221518B2 (ja) * 1998-08-31 2009-02-12 独立行政法人物質・材料研究機構 フェライト系耐熱鋼
JP4023106B2 (ja) * 2001-05-09 2007-12-19 住友金属工業株式会社 溶接熱影響部軟化の小さいフェライト系耐熱鋼
US7520942B2 (en) * 2004-09-22 2009-04-21 Ut-Battelle, Llc Nano-scale nitride-particle-strengthened high-temperature wrought ferritic and martensitic steels
JP4542490B2 (ja) * 2005-09-29 2010-09-15 株式会社日立製作所 高強度マルテンサイト耐熱鋼とその製造方法及びその用途

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0734202A (ja) * 1993-07-23 1995-02-03 Toshiba Corp 蒸気タービン用ロータ
JPH10259452A (ja) 1997-03-21 1998-09-29 Nippon Steel Corp 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼
KR20090118271A (ko) * 2008-05-13 2009-11-18 한국과학기술연구원 페라이트계 내열강 및 그 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110117705A (zh) * 2019-04-09 2019-08-13 舞阳钢铁有限责任公司 一种正火型核电压力容器设备支承用钢板的热处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110080965A (ko) 2011-07-13
US20110162764A1 (en) 2011-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101140651B1 (ko) 크리프 저항성이 우수한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강 및 이의 제조방법
JP2009197316A (ja) 耐粒界腐食性および耐応力腐食割れ性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法
CN102943209B (zh) 一种与Pb和Pb-Bi具有良好相容性的耐辐射马氏体耐热钢
KR101516718B1 (ko) 크립 저항성이 우수한 페라이트-마르텐사이트 강 및 그 제조방법
CA2954755A1 (en) Austenitic stainless steel
CN109609849A (zh) 一种含Si低活化马氏体钢及其热处理方法
KR20140130590A (ko) 충격 특성이 우수한 페라이트-마르텐사이트 강 및 그 제조방법
JPS63286556A (ja) 耐放射線性オーステナイト系ステンレス鋼
US9598750B2 (en) High Cr ferritic/martensitic steels having an improved creep resistance for in-core component materials in nuclear reactor, and preparation method thereof
KR100896988B1 (ko) 제4세대 핵분열 원자로 및 핵융합 원자로 노심부품 소재용농축 보론-11을 함유하는 중성자 조사안정성이 향상된고크롬 페라이트/마르텐사이트 강
KR101769744B1 (ko) 인장 강도 및 크립 저항성이 우수한 저방사화 페라이트-마르텐사이트 강 및 이의 제조방법
KR20120050086A (ko) 강도와 연성의 조합과 내공식성이 우수한 고질소 오스테나이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법
KR101764097B1 (ko) 크립 저항성이 우수한 저방사화 페라이트-마르텐사이트 강 및 그 제조방법
CN113528979A (zh) 一种高强度rafm钢及其新型热处理工艺
KR101275105B1 (ko) 크리프 성능이 향상된 원자로 노심부품 소재용 고크롬 페라이트/마르텐사이트강 및 이의 제조방법
JP2010133024A (ja) 高温強度特性に優れるオーステナイト系高純度鉄合金
JP2001073092A (ja) 高温強度および靱性に優れた９〜１２％Ｃｒ系耐熱鋼、およびその製造方法
KR20220066848A (ko) 납 또는 납-비스무스 공융물 내의 내부식성 알루미나 산화막 형성 오스테나이트계 스테인리스 강 및 이의 제조 방법
KR100708616B1 (ko) 원자력 발전소, 고속증식로, 핵융합로의 고온 및고압부위에 사용되는 저방사화 고크롬 페라이트계내열합금
EP1087028B1 (en) High-chromium containing ferrite based heat resistant steel
KR102445585B1 (ko) 탄탈륨 함유 저방사화 오스테나이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법
JP3775371B2 (ja) 低合金鋼
JPH0248613B2 (ko)
KR20210047587A (ko) 고온 산화 저항성 및 고온 강도가 우수한 크롬 강판 및 그 제조 방법
KR101223155B1 (ko) 고온 강도 및 크리프 저항성이 향상된 산화물 분산 강화 합금

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141230

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160324

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170329

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180406

Year of fee payment: 7