KR101575096B1 - Ni base superalloys and manufacturing method of ni base superalloys - Google Patents

Ni base superalloys and manufacturing method of ni base superalloys Download PDF

Info

Publication number
KR101575096B1
KR101575096B1 KR1020140120929A KR20140120929A KR101575096B1 KR 101575096 B1 KR101575096 B1 KR 101575096B1 KR 1020140120929 A KR1020140120929 A KR 1020140120929A KR 20140120929 A KR20140120929 A KR 20140120929A KR 101575096 B1 KR101575096 B1 KR 101575096B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
inconel
superalloy
added
present
Prior art date
Application number
KR1020140120929A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150055537A (en
Inventor
강황진
Original Assignee
주식회사 엔아이비
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 주식회사 엔아이비 filed Critical 주식회사 엔아이비
Priority to PCT/KR2014/008792 priority Critical patent/WO2015072660A1/en
Publication of KR20150055537A publication Critical patent/KR20150055537A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101575096B1 publication Critical patent/KR101575096B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/056Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%

Abstract

본 발명은 Ni기 초합금 및 이의 제조방법에 관한 것으로 C : 0.08 내지 0.20 중량%, Cr : 12 내지 14 중량%, Mo : 3.8 내지 5.2 중량%, Nb : 1.8 내지 2.8 중량%, Al : 5.5 내지 6.5 중량%, Ti : 0.5 내지 1.0 중량%, B : 0.005 내지 0.015 중량%, Zr : 0.05 내지 0.15 중량%, Ca, Y 또는 이들 원소의 조합 : 0.01 내지 1.0 중량%를 포함하고, 잔부가 Ni 및 불가피한 불순물로 구성된 Ni기 초합금 및 고주파 유도가열, 아크용해, 플라즈마 가열 및 전자빔 용해 중 어느 하나의 용해방식으로 Ni를 용해하는 단계, 및 각 첨가원소를 추가하면서 균일하게 분산시키는 단계를 포함하는 Ni기 초합금의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Ni-base superalloy and a method of manufacturing the same, and is characterized by comprising 0.08 to 0.20% by weight of C, 12 to 14% by weight of Cr, 3.8 to 5.2% by weight of Mo, 1.8 to 2.8% by weight of Nb, By weight of Ti, 0.5 to 1.0% by weight of Ti, 0.005 to 0.015% by weight of B, 0.05 to 0.15% by weight of Zr, 0.01 to 1.0% by weight of Ca or Y or a combination of these elements, Comprising the steps of: dissolving Ni in a dissolution method selected from the group consisting of an Ni-based superalloy composed of impurities and high-frequency induction heating, arc melting, plasma heating, and electron beam melting; and uniformly dispersing the Ni added superalloy And a method for producing the same.

Description

Ni기 초합금 및 이의 제조방법{NI BASE SUPERALLOYS AND MANUFACTURING METHOD OF NI BASE SUPERALLOYS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a Ni-base superalloy,

본 발명은 Ni기 초합금 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Ni-base superalloy and a method of manufacturing the same.

Ni기 초합금은 800 ℃이상의 고온에서 사용되는 소재로서 고온에서의 인장강도, 항복강도 및 연신율이 상온에서와 큰 차이를 보이지 않고 고온 크리프 특성이 우수하며, 또한 고온에서의 산화저항이 큰 특징을 보이고 있다. 최근에는 1500 ℃이상의 고온 환경에서도 사용될 수 있는 소재도 개발되고 있으며 사용온도와 용도에 따라 다양한 소재가 적용되고 있다. 800 ℃급의 소재는 가장 많이 사용되고 있는 초합금으로, 자동차 터보챠져시스템의 부품 등에 다수 적용되고 있다. 자동차용 터보챠져는 자동차의 토크향상, 배기량저감에 효과가 크고, 최근에는 엔진다운 사이징을 위해 승용차 부문으로 사용이 확대되고 있어서 초합금을 가장 많이 소비하는 사용처가 되고 있다. 또한, 승용차 부문으로 터보챠져의 적용이 확대됨에 따라 디젤엔진에 대해 적용된 800 내지 900 ℃급에서 가솔린 엔진에 대해서는 900 내지 1,000 ℃급으로 사용내구온도의 향상이 필요해졌다. 이에 따라, 800 내지 900 ℃급에 일반적으로 적용해온 Inconel 713C나 GR235등의 재질을 Mar246이나 MarM 247등 상위급 소재로 변경할 필요가 있으며, 이에 따른 비용 증가의 요인이 발생되고 있다. The Ni-base superalloy is a material used at a high temperature of 800 ° C or higher, and exhibits no significant difference in tensile strength, yield strength and elongation at high temperature, high creep characteristics at high temperatures, and high oxidation resistance at high temperatures have. In recent years, materials that can be used in high temperature environments of 1500 ° C or higher have also been developed, and various materials have been applied depending on the use temperature and usage. 800 ° C grade materials are the most widely used superalloys, and have been widely applied to parts of automotive turbocharger systems. The car turbocharger is effective in improving the torque of the automobile and reducing the amount of exhaust. Recently, the automobile turbocharger has been used as a passenger car for the downsizing of the engine, which is the most consuming place of the superalloy. In addition, as the application of turbochargers to the passenger car sector has expanded, it has become necessary to improve the service life temperature of the gasoline engine from 800 to 900 ° C for the diesel engine and 900 to 1,000 ° C for the gasoline engine. Accordingly, it is necessary to change materials such as Inconel 713C and GR235, which have been generally applied to the range of 800 to 900 ° C, to high-grade materials such as Mar246 and MarM 247, and the cost is increasing.

아래 표 1은 Inconel 713C, Inconel 713LC, Mar246, MarM 247 및 GR235의 조성을 나타낸 것이다. Table 1 below shows the compositions of Inconel 713C, Inconel 713LC, Mar246, MarM 247 and GR235.

CC CrCr NiNi CoCo MoMo WW NbNb TaTa TiTi AlAl BB ZrZr HfHf FeFe Tm(℃)Tm (占 폚) In713CIn713C 0.10.1 13.513.5 BalHoney -- 4.54.5 -- 22 -- 0.80.8 66 0.010.01 0.060.06 1260~12881260 to 1288 In713LC
In713LC
0.060.06 1212 BalHoney -- 4.34.3 -- 22 -- 0.70.7 5.85.8 0.0070.007 0.060.06 1288~13211288 ~ 1321
MarM
246
MarM
246
0.150.15 99 BalHoney 1010 2.52.5 1010 -- 1.51.5 1.51.5 5.55.5 0.0150.015 0.050.05 1315~13431315 ~ 1343
MarM
247
MarM
247
0.160.16 8.28.2 BalHoney 1010 0.60.6 1010 -- 33 1One 5.55.5 0.0150.015 -- 1.51.5 1305~13651305 ~ 1365
GMR235GMR235 0.150.15 15.515.5 BalHoney -- 5.35.3 -- -- -- -- 33 0.060.06 -- -- 1010

표 1을 보면, MarM 246, MarM 247은 고온 강도, 고온 크리프 및 내산화 특성을 향상시키기 위해 기존의 소재에 Ta, W, Hf 등의 고융점 금속 원소를 추가로 포함하고 있다. 하지만 상기 원소들은 고가이기 때문에 제조비용이 증대되는 문제점이 있다. As shown in Table 1, the MarM 246 and MarM 247 additionally contain high-melting point metal elements such as Ta, W and Hf in the existing material to improve high-temperature strength, high-temperature creep and oxidation resistance. However, since the above-described elements are expensive, there is a problem that the manufacturing cost is increased.

한국 공개특허 제2001-0108041호는 유선이 없는 미세구조 및 매몰 주조 제품에 비해 미세한 평균 입자 크기를 갖고, 가스 터빈 엔진 소자를 포함하는 니켈 또는 코발트-기제 초합금으로 구성된 다이 주조 제품을 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open No. 2001-0108041 discloses a die casting product comprising a nickel or cobalt-based superalloy having a fine average grain size and a gas turbine engine element compared to wire-free microstructures and cast molding products.

한국 공개특허 제2001-0007520호는 질량%로서, C:0.1%이하, Si:2%이하, Mn:2%이하, S:0.005%이하, Cr:10∼25%, Al:2.1∼4.5%미만, N:0.08%이하를 포함하고, 다시 B:0.03%이하, Zr:0.2%이하 및 Hf :0.8%이하 중 1종 이상을 합계로서 0.001∼1%, Mo:0.01∼15%, W:0.01∼9%중 1종 이상을 합계로서 2.5∼15%를 함유하는 Ni 베이스 내열합금을 개시하고 있다.Korean Unexamined Patent Publication No. 2001-0007520 discloses a ferritic stainless steel comprising, by mass%, at least 0.1% C, at most 2% Si, at most 2% Mn, at most 0.005% S, at least 10-25% Cr, By mass, Mo: 0.01 to 15% by mass, W: 0.01 to 15% by mass, and N: not more than 0.08%, B: not more than 0.03%, Zr: not more than 0.2% And 0.01 to 9% as a total of 2.5 to 15% by weight based on the total weight of the Ni-based heat-resistant alloy.

본 발명은 고온강도를 향상시키고, 내산화성과 크리프 파단강도를 향상시켜 가솔린 엔진의 사용온도인 900℃급 이상에서 적용할 수 있는 Ni기 초합금을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a Ni-base superalloy which can be applied at a temperature of 900 ° C or higher, which is a service temperature of a gasoline engine, by improving high-temperature strength and improving oxidation resistance and creep rupture strength.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 종래의 Inconel 713C의 성분에 염가의 Y, Ca를 미량 첨가한 Ni기 초합금을 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 C : 0.08 내지 0.20 중량%, Cr : 12 내지 14 중량%, Mo : 3.8 내지 5.2 중량%, Nb : 1.8 내지 2.8 중량%, Al : 5.5 내지 6.5 중량%, Ti : 0.5 내지 1.0 중량%, B : 0.005 내지 0.015 중량%, Zr : 0.05 내지 0.15 중량%, Ca, Y 또는 이들 원소의 조합 : 0.01 내지 1.0 중량%를 포함하고, 잔부가 Ni 및 불가피한 불순물로 구성된 Ni기 초합금을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a Ni-based superalloy comprising a trace amount of Y and Ca added to a conventional Inconel 713C component. Specifically, the present invention relates to a ferritic stainless steel comprising C: 0.08 to 0.20 wt%, Cr: 12 to 14 wt%, Mo: 3.8 to 5.2 wt%, Nb: 1.8 to 2.8 wt%, Al: 5.5 to 6.5 wt% Based superalloy composed of 1.0 to 1.0% by weight of B, 0.005 to 0.015% by weight of Z, 0.05 to 0.15% by weight of Zr, 0.01 to 1.0% by weight of Ca or Y or a combination of these elements and the balance of Ni and unavoidable impurities. to provide.

바람직하게는, 상기 Ca는 CaO로, 상기 Y는 Y2O3로 첨가될 수 있다.Preferably, the Ca may be added as CaO, and the Y may be added as Y 2 O 3 .

또한, 본 발명은 상기 조성을 갖는 Ni기 초합금으로 이루어진 터보차져용 부품을 제공한다.The present invention also provides a turbocharger component made of a Ni-base superalloy having the above composition.

또한, 본 발명은 C : 0.08 내지 0.20 중량%, Cr : 12 내지 14 중량%, Mo : 3.8 내지 5.2 중량%, Nb : 1.8 내지 2.8 중량%, Al : 5.5 내지 6.5 중량%, Ti : 0.5 내지 1.0 중량%, B : 0.005 내지 0.015 중량%, Zr : 0.05 내지 0.15 중량%, Ca, Y 또는 이들 원소의 조합 : 0.01 내지 1.0 중량%를 포함하고, 잔부가 Ni 및 불가피한 불순물로 구성된 Ni기 초합금을 제조하는 방법으로, 고주파 유도가열, 아크용해, 플라즈마 가열 및 전자빔 용해 중 어느 하나의 용해방식으로 Ni를 용해하는 단계, 및 각 첨가원소를 추가하면서 균일하게 분산시키는 단계를 포함하는 Ni기 초합금의 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a ferritic stainless steel comprising 0.08 to 0.20 wt% of C, 12 to 14 wt% of Cr, 3.8 to 5.2 wt% of Mo, 1.8 to 2.8 wt% of Nb, 5.5 to 6.5 wt% of Al, 0.5 to 1.0 Based superalloy consisting of 0.005 to 0.015% by weight of B, 0.05 to 0.15% by weight of Zr, 0.05 to 0.15% by weight of Zr, 0.01 to 1.0% by weight of Ca, Y or a combination of these elements and the balance Ni and inevitable impurities. A method for producing a Ni-based superalloy, comprising the steps of: dissolving Ni in any one of dissolution methods of high-frequency induction heating, arc melting, plasma heating and electron beam melting; and uniformly dispersing each additional element .

본 발명은 자동차의 가솔린 엔진용 부품, 터보차져 부품 등에 요구되는 900 내지 1000 ℃의 고온에서, 바람직한 고온 특성, 즉 연성과 크리프 특성 및 내산화성이 우수하고 경제적인 Ni기 초합금을 제공할 수 있다.The present invention can provide a Ni-base superalloy having an excellent high-temperature characteristic, that is, an excellent ductility, a creep characteristic and an oxidation resistance, and being economical at a high temperature of 900 to 1000 ° C required for parts for gasoline engines of automobiles, turbocharger parts and the like.

또한, 본 발명은 자동차뿐만 아니라 농기계, 스포츠 레져용 차량, 선박, 요트 및 항공기 부품 등에도 적용할 수 있고 경제적이면서도 우수한 기계적 물성을 갖는 Ni기 초합금을 제공할 수 있다.Further, the present invention can provide a Ni-base superalloy which can be applied not only to automobiles but also to agricultural machinery, sports leisure vehicles, ships, yachts and aircraft parts, and which is economical and has excellent mechanical properties.

본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다.Unless defined otherwise, all technical terms used in the present invention have the following definitions and are consistent with the meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention pertains. Also, preferred methods or samples are described in this specification, but similar or equivalent ones are also included in the scope of the present invention.

본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, 포함하다 및 포함하는이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
Throughout this specification, the words " comprising " and " comprising ", unless the context clearly requires otherwise, include the steps or components, or groups of steps or elements, And that they are not excluded.

터보챠져 시스템내의 터빈 휠, 웨이스트 게이트 밸브, 스핀들 등 많은 부품에는 900℃ 내지 1,000℃ 급의 내열재료가 적용되어야 한다. 자동차산업 분야에서는 가장 경제적인 소재가 적용되어야 하며, 또한 그 사용량이 상당히 많아지게 되므로 동일한 물성에 경제성을 고려한 합금구성을 필요로 한다.For many parts, such as turbine wheels, wastegate valves, and spindles in the turbocharger system, heat resistant materials of the order of 900 ° C to 1,000 ° C should be applied. In the automotive industry, the most economical material must be applied and the amount of the material to be used is considerably increased. Therefore, an alloy composition considering the same properties and economy is required.

종래의 1000℃급의 소재에는 고가의 Ta, W, Hf 등이 첨가되어 있어서, 대량생산을 해야 하는 자동차 부품에 사용되는 소재로서는 경제적으로 적합하지 않았다. 본 발명은 종래의 C, Cr, Mo, Nb, Al, Ti, B, Zr 및 Ni로 구성된 800 ℃ 급의 소재에 고온특성이 우수하고 원가가 낮은 Ca, Y 또는 이들의 혼합물을 첨가하여 900 내지 1,000 ℃ 급의 고온에서 내산화 특성을 나타내는 Ni기 초합금을 제공하며, 이를 이용한 자동차용 터보챠져를 경제적으로 대량생산할 수 있다.Conventional materials with a temperature of 1000 占 폚 have added expensive Ta, W, Hf, and the like, so that they are not economically suitable as materials used in automobile parts that require mass production. The present invention relates to a process for producing a high-temperature-resistant high-temperature material having a high temperature characteristic and a low cost by adding Ca, Y, or a mixture thereof to a material having a temperature of 800 캜 consisting of conventional C, Cr, Mo, Nb, Al, Ti, B, Zr, The present invention provides a Ni-base superalloy exhibiting oxidation resistance characteristics at a high temperature of about 1,000 ° C, and can produce an automotive turbocharger using the same in an economical manner.

구체적으로 본 발명은 C : 0.08 내지 0.20 중량%, Cr : 12 내지 14 중량%, Mo : 3.8 내지 5.2 중량%, Nb : 1.8 내지 2.8 중량%, Al : 5.5 내지 6.5 중량%, Ti : 0.5 내지 1.0 중량%, B : 0.005 내지 0.015 중량%, Zr : 0.05 내지 0.15 중량%, Ca, Y 또는 이들의 조합 : 0.01 내지 1.0 중량%를 포함하고, 잔부가 Ni 및 불가피한 불순물로 구성된 것을 특징으로 하는 Ni기 초합금을 제공한다.
Specifically, the present invention relates to a ferritic stainless steel comprising 0.08 to 0.20 wt% of C, 12 to 14 wt% of Cr, 3.8 to 5.2 wt% of Mo, 1.8 to 2.8 wt% of Nb, 5.5 to 6.5 wt% of Al, 0.5 to 1.0 By weight, B: 0.005 to 0.015% by weight, Zr: 0.05 to 0.15% by weight, Ca, Y or a combination thereof: 0.01 to 1.0% by weight, the balance being Ni and inevitable impurities. Superalloy.

이하, 본 발명의 합금을 구성하는 화학조성과 작용효과에 대해서 설명한다.Hereinafter, the chemical composition and action effects of the alloy of the present invention will be described.

C : C:

C는 Nb, Ta, Mo, Cr등의 원소와 결합하여 MC, M7C3, M23C6, M6C 등의 탄화물을 형성하여 내열강으로서 필요한 인장강도와 크리프 파단 강도를 향상시키기 위해서는 유리한 원소이다. 그러나, 0.20 중량%를 초과하면 합금의 연성 및 인성의 저하가 크게 될 뿐 아니라, Al 함유 Ni기 합금에서는 알루미나 피막형성을 저해할 수 있다. 따라서 C의 함량은 0.08 내지 0.20 중량%인 것이 바람직하다.
C is an advantageous element for improving the tensile strength and creep rupture strength required as heat resistant steel by forming carbides such as MC, M7C3, M23C6 and M6C in combination with elements such as Nb, Ta, Mo, Cr and the like. However, if it exceeds 0.20% by weight, not only the ductility and toughness of the alloy deteriorate but also the Al-containing Ni-based alloy can inhibit the formation of the alumina film. Therefore, the content of C is preferably 0.08 to 0.20% by weight.

Cr :  Cr:

Cr은 고용체 강화원소로 역할을 하고 산화저항을 갖는 원소이고, 알루미나 피막을 그 생성초기에 균일하게 생성시키는 작용이 있다. 또한 탄화물을 형성하여 크리프 파단 강도의 향상에도 기여한다. 한편, Cr을 과잉 함유시키면 역으로 알루미나 피막의 균일한 생성을 저해하는 동시에, 인성, 가공성 등의 기계적성질을 저해할 수 있다. 따라서, Cr의 함량은 12 내지 14 중량%인 것이 바람직하다.
Cr acts as a solid solution strengthening element and is an element having oxidation resistance, and acts to uniformly produce an alumina coating at the initial stage of its formation. It also contributes to the improvement of the creep rupture strength by forming carbide. On the other hand, if Cr is contained in excess, the homogeneous formation of the alumina film is inhibited, and the mechanical properties such as toughness and workability can be inhibited. Therefore, the content of Cr is preferably 12 to 14% by weight.

Mo : Mo:

Mo는 고용체 강화원소로 역할을 하고, 탄화물을 형성시켜 고온 강도를 유지하며, 오스테나이트상을 강화하여 크리프 파단 강도를 상승시킨다. 과잉함유하면 인성저하의 요인이 되는 금속간 화합물이 석출될 수 있고, 내 침탄성이 저하될 수 있다. 따라서, Mo의 함량은 3.8 내지 5.2 중량%인 것이 바람직하다.
Mo serves as solid solution strengthening element, forms carbide to maintain high temperature strength, and strengthens austenite phase to increase creep rupture strength. An excessive amount may lead to precipitation of an intermetallic compound which is a factor of lowering the toughness, and the creep resistance may be lowered. Therefore, the content of Mo is preferably 3.8 to 5.2% by weight.

Nb :Nb:

Nb는 고용체 강화원소로 역할을 하고, 탄화물을 형성시켜 고온 강도를 유지하며, 오스테나이트상이나 γ'상 중에 고용하는 것 외에도 탄질화물로서 크리프 파단 강도의 향상에 기여한다. 따라서, Nb의 함량은 1.8 내지 2.8 중량%인 것이 바람직하다.
Nb acts as a solid solution strengthening element, forms carbides to maintain high temperature strength, and contributes to improvement of creep rupture strength as carbonitride in addition to solidification in austenite phase or γ 'phase. Therefore, the content of Nb is preferably 1.8 to 2.8% by weight.

Ti : Ti:

Ti는 Ni3(Al, Ti)의 γ'상의 석출을 촉진하여 크리프 파단 강도를 향상시키고 입계강화에도 기여하는 원소이다. 다만, 1.0 중량%를 초과하여 함유하면 γ'상이 과잉 석출되어 열간가공성 및 용접성이 현저하게 나빠진다. 따라서, Ti의 함량은 0.5 내지 1.0 중량%인 것이 바람직하다.
Ti promotes precipitation of the γ 'phase of Ni 3 (Al, Ti), thereby improving the creep rupture strength and contributing to strengthening of grain boundaries. However, if it is contained in an amount exceeding 1.0% by weight, the γ 'phase is excessively precipitated, and the hot workability and weldability are remarkably deteriorated. Therefore, the content of Ti is preferably 0.5 to 1.0% by weight.

Al :Al:

Al은 Ni3(Al, Ti)의 γ'상의 석출을 촉진하여 크리프 파단 강도를 향상시키고 탄화물을 형성하는데 기여하는 원소이다. 따라서, Al의 함량은 5.5 내지 6.5 중량%인 것이 바람직하다.
Al is an element contributing to formation of carbide by enhancing creep rupture strength by promoting precipitation of? 'Phase of Ni3 (Al, Ti). Therefore, the content of Al is preferably 5.5 to 6.5% by weight.

B, Zr :B, Zr:

이들 원소는, 주로 합금의 결정립미세화에 기여하는 원소이고, 열간가공성, 용접성 및 크리프 특성의 개선에 기여한다. 다만, 과잉으로 함유시키면, 크리프 파단 강도 저하를 일으킨다. 따라서, B의 함량은 0.005 내지 0.015 중량%, Zr의 함량은 0.05 내지 0.15 중량% 인 것이 바람직하다.
These elements are elements which contribute to grain refinement of the alloy mainly, and contribute to improvement of hot workability, weldability and creep characteristics. However, if it is contained in excess, creep rupture strength is lowered. Therefore, it is preferable that the content of B is 0.005 to 0.015% by weight, and the content of Zr is 0.05 to 0.15% by weight.

Y, Ca :Y, Ca:

이들 원소는, 본 발명의 특징을 부여하는 원소로서, 900 내지 1000 ℃ 온도 범위에서 S를 황화물로 고정하여 열간가공성을 개선하고 고온강도와 내산화특성을 개선하는 원소이다. Y는 입자크기 및 층상간격을 미세화하여 연성 및 인장강도를 증가시키고, 내크립성, 고온특성 및 내산화성을 증가시킨다. Y를 과량 첨가하는 경우, 산화물 등의 개재물이 많아져 가공성 및 용접성이 손상된다. Ca는 입계강도를 높여 열간가공성을 개선시킨다. Ca를 과량 첨가하는 경우, 청정성이 저하되며, 열간가공성 및 연성이 손상된다. Y, Ca는 단독으로 0.01 내지 1.0 중량% 첨가할 수 있다. 바람직하게는, Y와 Ca의 과량첨가시의 문제점을 개선시키며, 열간가공성, 내크립성 및 고온특성을 향상시킬 수 있도록 Y와 Ca의 조합하여 0.01 내지 1.0 중량% 첨가할 수 있다.These elements are elements which impart the characteristics of the present invention and fix S in a temperature range of 900 to 1000 캜 with sulfides to improve hot workability and improve high temperature strength and oxidation resistance. Y increases the softness and tensile strength by finely dividing the particle size and the layer spacing, and increases the creep resistance, high temperature properties and oxidation resistance. When Y is added in an excess amount, inclusions such as oxides are increased, and workability and weldability are impaired. Ca improves the hot workability by increasing the grain boundary strength. When Ca is added in an excess amount, the cleanliness is lowered, and hot workability and ductility are impaired. Y and Ca may be added alone in an amount of 0.01 to 1.0% by weight. Preferably, Y and Ca may be added in an amount of 0.01 to 1.0 wt% in order to improve the problems of excessive addition of Y and Ca and improve hot workability, creep resistance and high temperature characteristics.

또한, 본 발명은 C : 0.08 내지 0.20 중량%, Cr : 12 내지 14 중량%, Mo : 3.8 내지 5.2 중량%, Nb : 1.8 내지 2.8 중량%, Al : 5.5 내지 6.5 중량%, Ti : 0.5 내지 1.0 중량%, B : 0.005 내지 0.015 중량%, Zr : 0.05 내지 0.15 중량%, Ca, Y 또는 이들의 조합 : 0.01 내지 1.0 중량%를 포함하고, 잔부가 Ni 및 불가피한 불순물로 구성된 것을 특징으로 하는 Ni기 초합금으로 이루어진 터보차져용 부품을 제공한다. 상기 터보차져는 자동차, 선박, 항공기, 농기계 등에 사용될 수 있다. 상기 터보차져용 부품은 터빈휠, 터빈로터 또는 웨이스트 게이트 밸브일 수 있다.The present invention also relates to a ferritic stainless steel comprising 0.08 to 0.20 wt% of C, 12 to 14 wt% of Cr, 3.8 to 5.2 wt% of Mo, 1.8 to 2.8 wt% of Nb, 5.5 to 6.5 wt% of Al, 0.5 to 1.0 By weight, B: 0.005 to 0.015% by weight, Zr: 0.05 to 0.15% by weight, Ca, Y or a combination thereof: 0.01 to 1.0% by weight, the balance being Ni and inevitable impurities. A turbocharger component comprising a superalloy. The turbocharger may be used in an automobile, a ship, an aircraft, an agricultural machine, or the like. The turbocharger component may be a turbine wheel, a turbine rotor or a wastegate valve.

또한, 본 발명은 C : 0.08 내지 0.20 중량%, Cr : 12 내지 14 중량%, Mo : 3.8 내지 5.2 중량%, Nb : 1.8 내지 2.8 중량%, Al : 5.5 내지 6.5 중량%, Ti : 0.5 내지 1.0 중량%, B : 0.005 내지 0.015 중량%, Zr : 0.05 내지 0.15 중량%, Ca, Y 또는 이들의 조합 : 0.01 내지 1.0 중량%를 포함하고, 잔부가 Ni 및 불가피한 불순물로 구성된 Ni기 초합금을 제조하는 방법으로, 고주파 유도가열, 아크용해, 플라즈마 가열 및 전자빔 용해 중 어느 하나의 용해방식으로 Ni를 용해하는 단계, 및 각 첨가원소를 추가하면서 균일하게 분산시키는 단계를 포함하는 Ni기 초합금의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention also relates to a ferritic stainless steel comprising 0.08 to 0.20 wt% of C, 12 to 14 wt% of Cr, 3.8 to 5.2 wt% of Mo, 1.8 to 2.8 wt% of Nb, 5.5 to 6.5 wt% of Al, 0.5 to 1.0 Based superalloy composed of 0.005 to 0.015% by weight of B, 0.05 to 0.15% by weight of Zr, 0.01 to 1.0% by weight of Ca, Y or a combination thereof and the balance of Ni and inevitable impurities There is provided a method of manufacturing a Ni-based superalloy including a step of dissolving Ni in any one of dissolution methods of high-frequency induction heating, arc melting, plasma heating and electron beam melting, and uniformly dispersing while adding each additional element .

실시예Example

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

실시예 1 내지 5는 Y를 첨가한 Ni기 초합금이고, 실시예 6 내지 9는 Ca를 첨가한 Ni기 초합금이며, 실시예 10 및 11은 Y와 Ca를 모두 첨가함 Ni기 초합금이다. 비교예는 Y와 Ca를 첨가하지 않은 종래의 Ni기 초합금이다.Examples 1 to 5 are Ni-based superalloys to which Y is added, Examples 6 to 9 are Ni-based superalloys to which Ca is added, and Examples 10 and 11 are Ni-based superalloys to which both Y and Ca are added. The comparative example is a conventional Ni-base superalloy to which Y and Ca are not added.

비교예 및 실시예 1 내지 11의 조성을 표 2에 나타내었다.The compositions of Comparative Examples and Examples 1 to 11 are shown in Table 2.

중량%weight% CC CrCr NiNi CoCo MoMo WW NbNb TaTa TiTi AlAl BB ZrZr YY CaCa 비교예 1Comparative Example 1 0.10.1 13.513.5 BalHoney -- 4.54.5 -- 22 -- 0.80.8 66 0.010.01 0.060.06 -- -- 실시예 1Example 1 0.10.1 13.513.5 BalHoney -- 4.54.5 -- 22 -- 0.80.8 66 0.010.01 0.060.06 0.050.05 -- 실시예 2Example 2 0.10.1 13.513.5 BalHoney -- 4.54.5 -- 22 -- 0.80.8 66 0.010.01 0.060.06 0.10.1 -- 실시예 3Example 3 0.10.1 13.513.5 BalHoney -- 4.54.5 -- 22 -- 0.80.8 66 0.010.01 0.060.06 0.30.3 -- 실시예 4Example 4 0.10.1 13.513.5 BalHoney -- 4.54.5 -- 22 -- 0.80.8 66 0.010.01 0.060.06 0.50.5 -- 실시예 5Example 5 0.10.1 13.513.5 BalHoney -- 4.54.5 -- 22 -- 0.80.8 66 0.010.01 0.060.06 1.01.0 -- 실시예 6Example 6 0.10.1 13.513.5 BalHoney -- 4.54.5 -- 22 -- 0.80.8 66 0.010.01 0.060.06 -- 0.10.1 실시예 7Example 7 0.10.1 13.513.5 balhoney -- 4.54.5 -- 22 -- 0.80.8 66 0.010.01 0.060.06 -- 0.30.3 실시예 8Example 8 0.10.1 13.513.5 BalHoney -- 4.54.5 -- 22 -- 0.80.8 66 0.010.01 0.060.06 -- 0.50.5 실시예 9Example 9 0.10.1 13.513.5 BalHoney -- 4.54.5 -- 22 -- 0.80.8 66 0.010.01 0.060.06 -- 1.01.0 실시예 10Example 10 0.10.1 13.513.5 BalHoney -- 4.54.5 -- 22 -- 0.80.8 66 0.010.01 0.060.06 0.250.25 0.250.25 실시예 11Example 11 0.10.1 13.513.5 BalHoney -- 4.54.5 -- 22 -- 0.80.8 66 0.010.01 0.060.06 0.50.5 0.50.5

상기 실시예 1 내지 11 및 비교예에 따라 원소들을 혼합하여 합금화시켰을 때 고온에서의 기계적 성질을 표 3에 나타내었다.Table 3 shows the mechanical properties at high temperature when the elements were mixed and alloys according to Examples 1 to 11 and Comparative Examples.

시료종류Sample type 인장강도(MPa)
at 650℃
Tensile Strength (MPa)
at 650 ° C
항복강도 (MPa)
at 650℃
Yield strength (MPa)
at 650 ° C
연신율 (%)at 650℃Elongation (%) at 650 ° C
비교예 1Comparative Example 1 Inconel 713C 표준스펙Inconel 713C Standard Specification 840840 700700 66 실시예 1Example 1 Inconel 713C+0.05 YInconel 713C + 0.05 Y 937937 846846 7.67.6 실시예 2Example 2 Inconel 713C+0.1 YInconel 713C + 0.1 Y 960960 866866 1111 실시예 3Example 3 Inconel 713C+0.3 YInconel 713C + 0.3 Y 981981 887887 1212 실시예 4Example 4 Inconel 713C+0.5 YInconel 713C + 0.5 Y 985985 870870 6.86.8 실시예 5Example 5 Inconel 713C+1.0 YInconel 713C + 1.0 Y 988988 860860 6.26.2 실시예 6Example 6 Inconel 713C+0.1 CaInconel 713C + 0.1 Ca 971971 876876 11.411.4 실시예 7Example 7 Inconel 713C+0.3 CaInconel 713C + 0.3 Ca 973973 877877 10.810.8 실시예 8Example 8 Inconel 713C+0.5 CaInconel 713C + 0.5 Ca 976976 865865 7.57.5 실시예 9Example 9 Inconel 713C+1.0 CaInconel 713C + 1.0 Ca 980980 852852 6.76.7 실시예 10Example 10 Inconel713C+0.25Y+0.25CaInconel713C + 0.25Y + 0.25Ca 982982 871871 7.37.3 실시예 11Example 11 Inconel 713C+0.5Y+0.5CaInconel 713C + 0.5Y + 0.5Ca 990990 875875 6.2 6.2

표 3에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 인장강도, 항복강도 및 연신율과 비교하여, 실시예 1 내지 11의 인장강도는 937 내지 990 MPa, 항복강도는 846 내지 887 MPa 및 연신율은 6.2 내지 12로 개선된 것을 알 수 있다.As shown in Table 3, in comparison with the tensile strength, yield strength and elongation of Comparative Example 1, the tensile strengths of Examples 1 to 11 were 937 to 990 MPa, the yield strength was 846 to 887 MPa, and the elongation was 6.2 to 12 It can be seen that it is improved.

인장강도에 있어서, Y와 Ca를 모두 첨가한 실시예 11이 990 MPa로 가장 개선된 것으로 나타났다. 항복강도에 있어서, Y를 첨가한 실시예 3이 887 MPa로 가장 개선된 것으로 나타났다. 연신율에 있어서, Ca를 첨가한 실시예 6이 11.4로 가장 개선된 것으로 나타났다. 상기 결과로 Y와 Ca를 모두 첨가하는 경우, 적정 연신율을 유지하면서, 인장강도와 항복강도를 모두 개선시킬 수 있음을 알 수 있다.
As for the tensile strength, Example 11 in which both of Y and Ca were added showed the most improvement to 990 MPa. With respect to the yield strength, Example 3 with Y added was the most improved to 887 MPa. With respect to the elongation percentage, Example 6 in which Ca was added was the most improved to 11.4. As a result, it can be seen that both Y and Ca can improve the tensile strength and the yield strength while maintaining a proper elongation.

시료종류Sample type 크리프파단 온도(℃)/응력(MPa)Creep rupture temperature (캜) / stress (MPa) 파단신율(%)Elongation at break (%) 파단수명 (Hr)Breaking life (Hr) 비교예 1Comparative Example 1 Inconel 713C 표준스펙Inconel 713C Standard Specification 980±2 / 152980 ± 2/152 66 3030 실시예 2Example 2 Inconel 713C+0.1 YInconel 713C + 0.1 Y 980±2 / 152980 ± 2/152 21.421.4 7474 실시예 4Example 4 Inconel 713C+0.5 YInconel 713C + 0.5 Y 980±2 / 152980 ± 2/152 13.713.7 42.242.2 실시예 6Example 6 Inconel 713C+0.1 CaInconel 713C + 0.1 Ca 980±2 / 152980 ± 2/152 14.314.3 62.462.4 실시예 8Example 8 Inconel 713C+0.5 CaInconel 713C + 0.5 Ca 980±2 / 152980 ± 2/152 1515 37.237.2

표 4에 나타난 바와 같이, 비교예 1과 같은 크리프 파단(creep rupture) 온도와 응력하에서 0.1%의 Y과 0.1%의 Ca을 각각 첨가한 실시예 2와 실시예 6은, 각각 21.4%와 14.3%로 우수한 파단신율을 나타내고, 각각 74시간과 62.4시간의 우수한 파단수명을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 0.5%의 Y와 0.5%의 Ca를 각각 첨가한 실시예 4과 실시예 8의 경우도 비교예 1(인코넬 713C의 표준조성)의 경우보다는 파단신율과 파단수명이 우수한 것을 알 수 있다.
As shown in Table 4, in Example 2 and Example 6 in which 0.1% of Y and 0.1% of Ca were added under creep rupture temperature and stress, respectively, as in Comparative Example 1, 21.4% and 14.3% Respectively, showing excellent breaking life of 74 hours and 62.4 hours, respectively. It can also be seen that Examples 4 and 8 in which 0.5% of Y and 0.5% of Ca were respectively added are superior in elongation at break and fracture life, as compared with Comparative Example 1 (standard composition of Inconel 713C).

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (4)

C : 0.08 내지 0.20 중량%, Cr : 12 내지 14 중량%, Mo : 3.8 내지 5.2 중량%, Nb : 1.8 내지 2.8 중량%, Al : 5.5 내지 6.5 중량%, Ti : 0.5 내지 1.0 중량%, B : 0.005 내지 0.015 중량%, Zr : 0.05 내지 0.15 중량%, Ca, Y 또는 이들 원소의 조합 : 0.01 내지 1.0 중량%를 포함하고, 잔부가 Ni 및 불가피한 불순물로 구성된 것을 특징으로 하는 Ni기 초합금.C: 0.08 to 0.20 wt%, Cr: 12 to 14 wt%, Mo: 3.8 to 5.2 wt%, Nb: 1.8 to 2.8 wt%, Al: 5.5 to 6.5 wt% 0.005 to 0.015 wt%, Zr: 0.05 to 0.15 wt%, Ca, Y, or a combination of these elements: 0.01 to 1.0 wt%, the balance being Ni and inevitable impurities. 제1항에 있어서,
상기 Ca는 CaO로, 상기 Y는 Y2O3로서 첨가하는 것을 특징으로 하는 Ni기 초합금.
The method according to claim 1,
Wherein the Ca is CaO and the Y is added as Y 2 O 3 .
제1항에 따른 Ni기 초합금으로 이루어진 터보차져용 부품.A turbocharger component comprising a Ni-base superalloy according to claim 1. C : 0.08 내지 0.20 중량%, Cr : 12 내지 14 중량%, Mo : 3.8 내지 5.2 중량%, Nb : 1.8 내지 2.8 중량%, Al : 5.5 내지 6.5 중량%, Ti : 0.5 내지 1.0 중량%, B : 0.005 내지 0.015 중량%, Zr : 0.05 내지 0.15 중량%, Ca, Y 또는 이들 원소의 조합 : 0.01 내지 1.0 중량%를 포함하고, 잔부가 Ni 및 불가피한 불순물로 구성된 Ni기 초합금을 제조하는 방법으로서, 고주파 유도가열, 아크용해, 플라즈마 가열 및 전자빔 용해 중 어느 하나의 용해방식으로 Ni를 용해하는 단계, 및 각 첨가원소를 추가하면서 균일하게 분산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Ni기 초합금의 제조방법.C: 0.08 to 0.20 wt%, Cr: 12 to 14 wt%, Mo: 3.8 to 5.2 wt%, Nb: 1.8 to 2.8 wt%, Al: 5.5 to 6.5 wt% A method for producing a Ni-based superalloy comprising 0.005 to 0.015% by weight, Zr: 0.05 to 0.15% by weight, Ca, Y, or a combination of these elements in an amount of 0.01 to 1.0% by weight, the balance being Ni and inevitable impurities, Comprising the steps of: dissolving Ni in any one of dissolution method of induction heating, arc melting, plasma heating, and electron beam melting; and uniformly dispersing Ni while adding each additional element.
KR1020140120929A 2013-11-13 2014-09-12 Ni base superalloys and manufacturing method of ni base superalloys KR101575096B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2014/008792 WO2015072660A1 (en) 2013-11-13 2014-09-22 Ni-based superalloy and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130137501 2013-11-13
KR20130137501 2013-11-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150055537A KR20150055537A (en) 2015-05-21
KR101575096B1 true KR101575096B1 (en) 2015-12-08

Family

ID=53391117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140120929A KR101575096B1 (en) 2013-11-13 2014-09-12 Ni base superalloys and manufacturing method of ni base superalloys

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101575096B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150055537A (en) 2015-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107075629B (en) Austenitic stainless steel sheet
EP2430204B1 (en) Nickel based alloy useful for valve seat inserts
JP4277113B2 (en) Ni-base alloy for heat-resistant springs
JP3753143B2 (en) Ni-based super heat-resistant cast alloy and turbine wheel using the same
EP2610360A1 (en) Co-based alloy
EP3287540B1 (en) Cr-mn-n austenitic heat-resistant steel and a method for manufacturing the same
JP2011219864A (en) Heat resistant steel for exhaust valve
AU2017200656A1 (en) Ni-based superalloy for hot forging
JP2004277860A (en) Heat-resistant alloy for high-strength exhaust valve excellent in overaging resistance
JP2001262286A (en) HIGH-PURITY HIGH-Cr FERRITIC HEAT RESISTING STEEL AND ITS MANUFACTURING METHOD
JP6160787B2 (en) Thin plate and manufacturing method thereof
JP5788360B2 (en) Heat-resistant steel for exhaust valves
JP2003013161A (en) Ni-BASED AUSTENITIC SUPERALLOY WITH LOW THERMAL EXPANSION AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
JP4972972B2 (en) Ni-based alloy
US9856541B2 (en) Austenitic heat-resistant alloy and method of manufacturing heat-resistant bolt using the same
KR101575096B1 (en) Ni base superalloys and manufacturing method of ni base superalloys
WO2010122969A1 (en) Heat resistant steel for use in engine valve having excellent high-temperature strength
JP6738010B2 (en) Nickel-based alloy with excellent high-temperature strength and high-temperature creep properties
CN114134428B (en) Nickel-saving iron-based high-temperature alloy for engine valve and manufacturing method thereof
CN105648356B (en) Heat-resistant cast steel having superior high-temperature strength and oxidation resistance
JP6787246B2 (en) Alloy original plate for heat-resistant parts, alloy plate for heat-resistant parts, and gasket for exhaust system parts of engine
JPH07197209A (en) Ferritic heat resistant cast steel excellent in castability and exhaust system parts made thereof
EP3252180B1 (en) Ni-based alloy having excellent high-temperature creep characteristics, and gas turbine member using same
WO2015072660A1 (en) Ni-based superalloy and manufacturing method therefor
JPH0762477A (en) High temperature bolt stock

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: 20181203

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191202

Year of fee payment: 5