KR101894848B1 - 오스테나이트계 내열합금 및 이를 이용한 내열볼트의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엔진의 고온부품의 체결에 사용되는 내열볼트 등에 사용되는 내열합금 및 이를 이용한 내열볼트의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전체 합금의 중량에 대하여, 탄소(C) 0.01~0.08중량%, 실리콘(Si) 0.01~1.00중량%, 망가니즈(Mn) 0.01~2.00중량%, 니켈(Ni) 17~22중량%, 티타늄(Ti) 2.7~ 3.2중량%, 크로뮴(Cr) 11~16중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.3~1.0중량%, 바나듐(V) 0.1~0.4중량% 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함함으로써 기존 재질의 내열합금보다 고온 인장강도 및 경도를 약 10% 이상 향상시킬 수 있는 동시에 제조원가를 약 10% 절감할 수 있는 장점이 있는 오스테나이트계 내열합금 및 이를 이용한 내열볼트의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 엔진의 고온부품의 체결에 사용되는 내열볼트 등에 사용되는 내열합금 및 이를 이용한 내열볼트의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고가의 원소인 니켈(Ni)의 함량 등을 줄이고 다른 원소의 함량을 조절함으로써, 제조원가는 절감하는 동시에 합금의 고온 인장강도 및 경도를 향상시키는 오스테나이트계 내열합금 및 이를 이용한 내열볼트의 제조방법에 관한 것이다.
자동차의 성능이 향상될 수록 자동차의 엔진은 고온의 환경에 놓이게 되며, 이에 따라 엔진에 포함된 수많은 부품들은 고온의 환경에서 높은 내구성 등이 요구되었다. 특히 엔진에는 많은 볼트가 사용되는데 고온 환경에서 견딜 수 있는 고온특성이 우수한 재료의 사용이 필요하게 되었다.
이에 따라, 다량의 니켈(Ni) 또는 크로뮴(Cr) 등을 함유하는 SUH660 및 SNB16 등과 같이 내열 합금강 등이 개발되었다. 특히, 세계적으로 상용화되어 사용되고 있는 15Cr26Ni1.25Mo합금인 SUH660은 석출 경화형 내열 합금강으로서, 지금까지 항공기용 터보제트 엔진의 샤프트소재로 사용되고 있으며 면심입방의 오스테나이트계 합금으로 약 800℃의 온도를 기준으로 고온 인장강도가 약 271MPa으로 우수한 내열성, 성형성 및 용접성 등을 갖는 우수한 고온특성이 있기 때문에 자동차용 내열볼트 및 특수 열간공구 등에 이용되고 있다.
그러나 상기 SUH660은 이러한 장점에도 불구하고 고가의 원소인 니켈(Ni)이 약 26% 가량 함유되어 제조원가가 비싸다는 결정적인 단점이 있었다. 또한, 엔진 기술의 발달과 함께 더 높은 고온의 환경에서 견딜 수 있는 내열합금이 필요하게 되었다.
따라서 본 발명자는 고가 원소인 니켈(Ni)의 사용을 지양하고 기타 합금원소를 제어하여 기존 SUH660 내열 소재 대비 고온 인장강도와 경도가 약 10% 향상된 20%Ni-3%Ti계 소재 및 최적의 석출경화 열처리 기술을 발명하였다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내열합금에 대하여 최적의 구성성분 및 함량을 설정함과 아울러, 전조압력 및 석출경화 열처리 기술 등을 최적화 하여 고온 인장강도 및 경도 등을 향상시키는데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 오스테나이트계 내열합금은 전체 합금의 중량에 대하여, 탄소(C) 0.01~0.08중량%, 실리콘(Si) 0.01~1.00중량%, 망가니즈(Mn) 0.01~2.00중량%, 니켈(Ni) 17~22중량%, 티타늄(Ti) 2.7~ 3.2중량%, 크로뮴(Cr) 11~16중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.3~1.0중량%, 바나듐(V) 0.1~0.4중량% 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 내열볼트의 제조방법은 내열볼트의 외경, 유효경 및 길이를 설정하기 위하여 오스테나이트계 내열합금을 냉간단조 후 전조하는 제1단계; 상기 전조된 내열합금을 강도 향상을 위해 열처리 후 공랭하는 제2단계; 및 상기 공랭된 내열합금을 표면처리하여 내열볼트를 제조하는 제3단계; 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1단계에서 상기 오스테나이트계 내열합금은 전체 합금의 중량에 대하여, 탄소(C) 0.01~0.08중량%, 실리콘(Si) 0.01~1.00중량%, 망가니즈(Mn) 0.01~2.00중량%, 니켈(Ni) 17~22중량%, 티타늄(Ti) 2.7~ 3.2중량%, 크로뮴(Cr) 11~16중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.3~1.0중량%, 바나듐(V) 0.1~0.4중량% 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물 등을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1단계에서 상기 전조의 전조압력은 약 45~55kgf/㎠인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2단계에서 상기 열처리의 열처리 온도는 약 650~700℃인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2단계에서 상기 열처리의 열처리 시간은 약 11~13시간인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제3단계에서 상기 표면처리는 인산염피막 처리, MoS2 처리 및 경화 처리 등을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전조의 전조압력은 50kgf/㎠이고, 상기 열처리의 열처리 온도는 680℃이고, 상기 열처리의 열처리 시간은 12시간인 것이 바람직하다.
한편, 엔진의 고온부품 체결용 내열볼트는 상기 제조방법에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은 고가의 원소인 니켈(Ni)의 함량 등을 줄이고 다른 원소의 함량을 조절함으로써, 본 발명에 따른 내열합금은 기존 재질의 내열합금보다 고온 인장강도 및 경도를 약 10% 이상 향상시킬 수 있는 동시에 제조원가를 약 10% 절감할 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 표 등을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 오스테나이트계 내열합금 및 이를 이용한 내열볼트의 제조방법에 관한 것으로, 일 관점에서 본 발명은 원가절감을 가능하게 하는 동시에 고온강도 등이 우수한 오스테나이트계 내열합금에 관한 것이다.
일반적으로, 기존 내열합금은 다량의 니켈(Ni) 또는 크로뮴(Cr) 등이 함유된 SUH660 또는 SNB16 등이 사용되었다. 특히, 상기 SUH660는 고온인 800℃에서 296MPa의 우수한 인장강도를 갖지만, 고가 원소인 니켈(Ni)을 전체 합금 중량에 대하여 약 26중량% 함유하기 때문에 제조원가가 비싸다는 단점이 있다.
그러나 본 발명에 따른 오스테나이트계 내열합금은 전체 합금의 중량에 대하여 니켈(Ni)의 함량을 약 20중량%로 감소시키는 반면, 티타늄(Ti)을 약 3중량%로 증가시킴으로써 제조원가는 절감하는 동시에 고온인장강도 및 경도 등을 향상시킬 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 오스테나이트계 내열합금은 전체 합금의 중량에 대하여, 탄소(C) 0.01~0.08중량%, 실리콘(Si) 0.01~1.00중량%, 망가니즈(Mn) 0.01~2.00중량%, 니켈(Ni) 17~22중량%, 티타늄(Ti) 2.7~ 3.2중량%, 크로뮴(Cr) 11~16중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.3~1.0중량%, 바나듐(V) 0.1~0.4중량% 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 탄소(C)는 용탕의 주조성을 개선하고, 크로뮴(Cr)과 공정탄화물 형성 등을 통해 주조성을 높이고 고온 인장강도 등을 향상시키는 역할을 한다. 여기서 상기 탄소(C)의 함량은 전체 합금 중량에 대하여, 약 0.01~0.08중량%인 것이 바람직하다. 상기 탄소(C)의 함량이 0.01중량% 미만일 경우, 충분한 조주성 및 고온 인장강도 등을 보장하기 어렵고 상기 탄소(C)의 함량이 0.08중량% 초과일 경우, 효과가 포화되어 제조비용이 상승할 뿐만 아니라 미고용 탄화물의 양이 증가하여 합금의 고온 인장강도 등이 저하될 수 있다.
상기 실리콘(Si)은 탈산 원소로서 합금의 내산화성, 경도 및 고온 피로강도 등을 향상시키는 역할을 한다. 여기서 상기 실리콘(Si)의 함량은 전체 합금 중량에 대하여, 약 0.01~1.00중량%인 것이 바람직하다. 상기 실리콘(Si)의 함량이 0.01중량% 미만일 경우, 충분한 고온 피로강도 등을 확보할 수 없으며, 상기 실리콘(Si)의 함량이 1.00중량% 초과일 경우, 금속간 화합물의 형성을 촉진하므로 고온에서 조직의 안정성이 열화되어 인성이나 연성 등이 저하될 수 있다.
상기 망가니즈(Mn)는 합금 중 불가피적으로 함유되는 황(S)을 황화물로서 고정하여 열간 가공성을 개선하며, 냉각 시 합금 조직 내부에 미세분산상을 형성하여 고온 인장강도 및 피로수명을 증가시키는 역할을 한다. 여기서 상기 망가니즈(Mn)의 함량은 전체 합금 중량에 대하여, 약 0.01~2.00중량%인 것이 바람직하다. 상기 망가니즈(Mn)의 함량이 0.01중량% 미만일 경우, 합금의 고온 인장강도 및 피로수명 증가에 제한이 있을 수 있으며, 상기 망가니즈(Mn)의 함량이 2.00중량% 초과일 경우, 합금의 연성 및 내식성 등이 저하될 수 있다.
상기 니켈(Ni)은 안정된 오스테나이트 조직을 확보하기 위해서 필수적인 원소이다. 또한, 상기 니켈(Ni)은 합금의 고온물성을 향상시키는데, 특히 고온에서 오스테나이트 상을 유지시켜 고온 인장강도 및 연성을 증대시키는 데 큰 역할을 한다. 여기서 상기 니켈(Ni)의 함량은 전체 합금 중량에 대하여, 약 17~22중량%인 것이 바람직하다. 상기 니켈(Ni)의 함량이 17중량% 미만일 경우, 충분한 내열성 등을 확보하기 어려우며 상기 니켈(Ni)의 함량이 22중량% 초과일 경우, 경제성이 저감될 수 있는 문제가 있다.
상기 티타늄(Ti)은 니켈(Ni)과 함께 합금의 고온물성을 향상 시키는 원소로서 니켈(Ni)과 결합하여 Ni3Ti(γ’)의 고온 강화상을 형성하고, 이를 통해 합금의 내열성을 향상시키는 역할을 한다. 여기서 상기 티타늄(Ti)의 함량은 전체 합금 중량에 대하여, 약 2.7~ 3.2중량%인 것이 바람직하다. 상기 티타늄(Ti)의 함량이 2.7중량% 미만일 경우, 충분한 고온물성을 확보하기 어려우며, 상기 티타늄(Ti)의 함량이 3.2중량% 초과일 경우, 효과가 포화되기 때문에 경제성이 저하될 수 있다.
상기 크로뮴(Cr)은 기본적으로 합금의 내산화성 등을 향상시키는 역할을 하는 동시에 줄어든 니켈(Ni)로 인해 유발될 수 있는 합금의 고온 인장강도 및 고온 피로강도 등의 저하를 억제 및 향상시키는 역할을 한다. 상기 크로뮴(Cr)은 니켈(Ni)에 비해 원가가 10~30%이기 때문에 경제성이 향상된 합금을 제조할 수 있도록 한다. 여기서 상기 크로뮴(Cr)은 전체 합금 중량에 대하여, 약 11~16중량%인 것이 바람직하다. 상기 크로뮴(Cr)의 함량이 11중량% 미만일 경우, 충분한 고온 인장강도 및 고온 피로강도 등을 확보하기 어려우며, 상기 크로뮴(Cr)의 함량이 16중량% 초과일 경우, 합금의 기지조직이 오스테나이트가 아닌 페라이트로 되는 문제가 있다.
상기 몰리브데넘(Mo)은 합금의 템퍼 연화 저항성을 높이며 고용강화 효과를 나타내는 역할을 한다. 상기 몰리브데넘(Mo)의 함량은 전체 합금 중량에 대하여, 약 0.3~1.0중량%인 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.3중량% 미만일 경우, 충분한 템퍼 연화 저항성 등을 확보하기 어렵고, 상기 함량이 1.0중량% 초과일 경우, 합금의 인성 및 연성 등이 저하될 수 있다.
상기 바나듐(V)은 고온에서 안정한 탄화물 등을 형성하여 합금의 고온강도 등을 향상시키는 역할을 한다. 여기서 상기 바나듐(V)의 함량은 전체 합금 중량에 대하여, 약 0.1~0.4중량%인 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1중량% 미만일 경우, 충분한 고온강도 향상을 확보하기 어려우며, 상기 함량이 0.4중량% 초과일 경우, 고온 내부식성이 저하되고 연성 및 인성의 열화가 초래될 수 있다.
본 발명에 따른 오스테나이트계 내열합금은 고온 인장강도 및 피로강도 등이 우수하여 엔진 또는 터보차저 부품 등에 적용되는 것이 바람직하며, 엔진의 고온부품 체결용 내열볼트 등에 적용되는 것이 보다 바람직하지만, 특히 터보엔진의 체결용 내열볼트 등에 적용되는 것이 가장 바람직하다.
이하, 또 다른 관점에서 본 발명은 오스테나이트계 내열합금의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 오스테나이트계 내열합금을 이용한 내열볼트의 제조방법은 내열볼트의 외경, 유효경 및 길이를 설정하기 위하여 오스테나이트계 내열합금을 냉간단조 후 전조하는 제1단계; 상기 전조된 내열합금을 강도 향상을 위해 열처리 후 공랭하는 제2단계; 및 상기 공랭된 내열합금을 표면처리하여 내열볼트를 제조하는 제3단계; 등을 포함하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 내열볼트의 나사산 형성을 용이하게 진행하기 위하여 열처리 단계 이전에 냉간으로 단조 및 전조 등을 수행한다. 상기 오스테나이트계 내열합금은 전체 합금의 중량에 대하여, 탄소(C) 0.01~0.08중량%, 실리콘(Si) 0.01~1.00중량%, 망가니즈(Mn) 0.01~2.00중량%, 니켈(Ni) 17~22중량%, 티타늄(Ti) 2.7~ 3.2중량%, 크로뮴(Cr) 11~16중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.3~1.0중량%, 바나듐(V) 0.1~0.4중량% 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물 등을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1단계에서 내열볼트의 외경, 유효경 및 길이는 제한 없이 자유롭게 설정할 수 있으며, 내열볼트의 나사산 등을 만드는 상기 전조의 전조압력은 약 45~55kgf/㎠인 것이 바람직하다. 상기 전조압력이 45kgf/㎠ 미만일 경우, 가공경화 등이 부족하여 제조된 내열볼트의 경도가 35HRC 이하로 지나치게 낮아지며, 상기 전조압력이 55kgf/㎠ 초과일 경우, 전조 시 가공열이 발생하기 때문에 역시 제조된 내열볼트의 경도가 35HRC 이하로 지나치게 낮아지는 등의 문제가 있다.
상기 제2단계에서 열처리의 열처리 온도는 약 650~700℃인 것이 바람직하지만, 680℃인 것이 보다 바람직하다. 상기 온도가 650℃ 미만일 경우, Ni3Ti(γ’)의 고용강화상이 형성되기 어려워 충분한 고온 인장강도 등를 확보할 수 없으며, 상기 온도가 700℃ 초과일 경우, Ni3Ti(γ’)의 고용강화상이 조대해지기 때문에 충분한 고온 인장강도 등을 확보할 수 없는 문제가 있다.
또한, 상기 열처리의 열처리 시간은 약 11~13시간인 것이 바람직하지만, 12시간인 것이 보다 바람직하다. 상기 열처리 시간이 11시간 미만일 경우, Ni3Ti(γ’)의 고용강화상이 덜 형성되어 충분한 고온 인장강도 등을 확보할 수 없으며, 상기 열처리 시간이 13시간 초과일 경우, 형성된 Ni3Ti(γ’)의 고용강화상이 풀어져 충분한 고온 인장강도 등을 확보할 수 없는 문제가 있다.
상기 제3단계에서 상기 표면처리는 내열합금의 물성을 유지하고 내식성과 내마모성 등을 유지하고 고온에 의한 소착 등을 억제하기 위하여 열처리 후 공랭된 내열합금의 표면에 인산염피막 처리, MoS2 처리 및 경화 처리 등을 포함하는 것이 바람직하다.
[실시예]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
본 발명에 따른 오스테나이트계 내열합금의 물성을 비교하기 위하여 하기 표 1과 같은 함량을 포함하는 실시예 및 비교예를 본 발명의 제조방법으로 제조 후, 전조압력, 열처리 온도 및 열처리 시간에 따른 경도 및 고온 인장강도를 측정하여 하기 표 2에 비교 정리하였다.
| 구분 | 실시예 1 | 비교예 1 |
| C | 0.04 | 0.04 |
| Si | 0.5 | 0.5 |
| Mn | 1.0 | 1.0 |
| P | 0.02 | 0.02 |
| S | 0.02 | 0.02 |
| Cr | 13.0 | 15.0 |
| Ni | 20.0 | 26.0 |
| Ti | 3.0 | 2.0 |
| Mo | 0.7 | 1.3 |
| V | 0.2 | 0.3 |
| Fe | 잔부 | 잔부 |
상기 표 1은 실시예 1 및 비교예 1의 구성성분 및 그 함량을 비교한 표이다. 상기 표에서 실시예 1과 비교예 1의 니켈(Ni)과 티타늄(Ti)의 함량 차이가 비교적 크다는 것을 알 수 있으며, 이와 같은 함량의 차이가 상기 실시예 1과 비교예 1의 경도 및 고온 인장강도 등의 차이를 유발할 수 있다.
| 구분 | 전조압력 (kgf/㎠) |
열처리온도 (℃) |
열처리시간 (hr) |
경도 (HRC) |
고온인장강도 (800℃, MPa) |
| 실시예 2 | 45 | 650 | 11 | 39.5 | 282 |
| 실시예 3 | 45 | 650 | 12 | 39.7 | 289 |
| 실시예 4 | 45 | 650 | 13 | 39.8 | 287 |
| 실시예 5 | 45 | 680 | 11 | 41.1 | 288 |
| 실시예 6 | 45 | 680 | 12 | 41.5 | 291 |
| 실시예 7 | 45 | 680 | 13 | 41.7 | 289 |
| 실시예 8 | 45 | 700 | 11 | 41.6 | 290 |
| 실시예 9 | 45 | 700 | 12 | 41.4 | 286 |
| 실시예 10 | 45 | 700 | 13 | 41.0 | 284 |
| 실시예 11 | 50 | 650 | 11 | 41.2 | 287 |
| 실시예 12 | 50 | 650 | 12 | 41.4 | 290 |
| 실시예 13 | 50 | 650 | 13 | 41.3 | 291 |
| 실시예 14 | 50 | 680 | 11 | 42.4 | 294 |
| 실시예 15 | 50 | 680 | 12 | 42.8 | 296 |
| 실시예 16 | 50 | 680 | 13 | 42.7 | 293 |
| 실시예 17 | 50 | 700 | 11 | 41.7 | 291 |
| 실시예 18 | 50 | 700 | 12 | 41.7 | 290 |
| 실시예 19 | 50 | 700 | 13 | 41.8 | 288 |
| 실시예 20 | 55 | 650 | 11 | 40.9 | 285 |
| 실시예 21 | 55 | 650 | 12 | 41.5 | 285 |
| 실시예 22 | 55 | 650 | 13 | 41.4 | 287 |
| 실시예 23 | 55 | 680 | 11 | 42.6 | 293 |
| 실시예 24 | 55 | 680 | 12 | 42.8 | 293 |
| 실시예 25 | 55 | 680 | 13 | 42.5 | 291 |
| 실시예 26 | 55 | 700 | 11 | 39.7 | 285 |
| 실시예 27 | 55 | 700 | 12 | 39.4 | 285 |
| 실시예 28 | 55 | 700 | 13 | 39.1 | 283 |
상기 표 2는 상기 표 1의 구성성분 및 함량을 갖는 실시예 1에 본 발명의 범위를 만족하는 전조압력, 열처리 온도 또는 열처리 시간이 포함된 열처리 과정 등을 적용하여 실시예 2 내지 28을 제조한 다음, 경도와 800℃에서의 고온 인장강도를 비교한 표이다.
| 구분 | 전조압력 (kgf/㎠) |
열처리온도 (℃) |
열처리시간 (hr) |
경도 (HRC) |
고온인장강도 (800℃, MPa) |
| 비교예 2 | 45 | 680 | 10 | 35.8 | 260 |
| 비교예 3 | 45 | 680 | 14 | 35.4 | 255 |
| 비교예 4 | 50 | 680 | 10 | 36.2 | 263 |
| 비교예 5 | 50 | 680 | 14 | 36.0 | 261 |
| 비교예 6 | 55 | 680 | 10 | 36.5 | 265 |
| 비교예 7 | 55 | 680 | 14 | 36.4 | 262 |
| 비교예 8 | 45 | 640 | 12 | 37.1 | 264 |
| 비교예 9 | 45 | 710 | 12 | 37.6 | 263 |
| 비교예 10 | 50 | 640 | 12 | 37.3 | 266 |
| 비교예 11 | 50 | 710 | 12 | 37.5 | 269 |
| 비교예 12 | 55 | 640 | 12 | 37.5 | 268 |
| 비교예 13 | 55 | 710 | 12 | 37.0 | 262 |
| 비교예 14 | 44 | 680 | 12 | 35.1 | 270 |
| 비교예 15 | 56 | 680 | 12 | 35.5 | 272 |
상기 표 3은 상기 표 1의 구성성분 및 함량을 갖는 실시예 1에 본 발명의 범위를 벗어나는 전조압력, 열처리 온도 또는 열처리 시간이 포함된 열처리 과정 등을 적용하여 비교예 2 내지 15를 제조한 다음, 경도와 800℃에서의 고온 인장강도를 비교한 표이다.
상기 표 2에서 실시예 2 내지 28의 경도 평균값은 40.3HRC로서 상기 표 3에서 비교예 2 내지 15의 경도 평균값인 36.5보다 약 9.4% 향상된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 표 2에서 실시예 2 내지 28의 800℃ 고온 인장강도의 평균값은 288.6MPa로서 상기 표 3에서 비교예 2 내지 15의 800℃ 고온 인장강도의 평균값인 264.3MPa보다 약 8.4% 향상된 것을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 실시예 2 내지 28과 비교예 2 내지 15 중, 실시예 15가 경도와 고온 인장강도가 가장 높다는 것을 알 수 있었다.
이와 같은 결과로부터, 본 발명에 따른 오스테나이트계 내열합금은 종래 내열합금보다 경도와 고온 인장강도가 우수하며, 특히 상기 내열합금을 이용하여 내열볼트를 제조 시, 전조압력은 50kgf/㎠, 열처리 온도는 680℃이고 열처리 시간은 12시간인 것이 가장 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
Claims (9)
- 삭제
- 볼트의 외경, 유효경 및 길이를 설정하기 위하여 오스테나이트계 내열합금을 냉간단조 후 전조하는 제1단계;
상기 전조된 내열합금을 강도 향상을 위해 열처리 후 공랭하는 제2단계; 및
상기 공랭된 내열합금을 표면처리하여 내열볼트를 제조하는 제3단계;를 포함하되,
상기 제1단계에서 상기 오스테나이트계 내열합금은 전체 합금의 중량에 대하여, 탄소(C) 0.01~0.08중량%, 실리콘(Si) 0.01~1.00중량%, 망가니즈(Mn) 0.01~2.00중량%, 니켈(Ni) 17~22중량%, 티타늄(Ti) 2.7~ 3.2중량%, 크로뮴(Cr) 11~16중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.3~1.0중량%, 바나듐(V) 0.1~0.4중량% 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하고,
상기 제1단계에서 상기 전조의 전조압력은 45~55kgf/㎠이고,
상기 제2단계에서 상기 열처리의 열처리 온도는 650~700℃이고, 열처리 시간은 11~13시간인 것을 특징으로 하는 내열볼트의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제2항에 있어서,
상기 제3단계에서 상기 표면처리는 인산염피막 처리, MoS2 처리 및 경화 처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열볼트의 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 전조의 전조압력은 50kgf/㎠이고,
상기 열처리의 열처리 온도는 680℃이고,
상기 열처리의 열처리 시간은 12시간인 것을 특징으로 하는 내열볼트의 제조방법.
- 제2항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 엔진의 고온부품 체결용 내열볼트.
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Legal Events
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| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL NUMBER: 2016101002143; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20160408 Effective date: 20180710 |
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| S901 | Examination by remand of revocation | ||
| GRNO | Decision to grant (after opposition) | ||
| GRNT | Written decision to grant |