KR102139177B1 - Wrought nickel base superalloys for forging having excellent creep property and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금에 관한 것으로, 본 발명의 실시 예를 따르는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금은 17.0 내지 21.0 중량%의 크롬(Cr), 7.0 내지 11.0중량%의 코발트(Co), 5.0 내지 9.5중량%의 몰리브덴(Mo), 1.5 내지 3.5중량%의 타이타늄(Ti), 0.8 내지 2.5중량%의 알루미늄(Al), 0.05 내지 0.26중량%의 실리콘(Si), 0.04 내지 0.08중량%의 탄소(C), 0.0001 내지 0.060중량%의 란탄(La), 잔부 니켈(Ni), 및 불가피한 불순물을 포함한다. The present invention relates to a nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing with excellent creep properties, and a nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing with excellent creep properties according to an embodiment of the present invention is 17.0 to 21.0% by weight of chromium (Cr), 7.0 to 11.0 wt% cobalt (Co), 5.0-9.5 wt% molybdenum (Mo), 1.5-3.5 wt% titanium (Ti), 0.8-2.5 wt% aluminum (Al), 0.05-0.26 wt% silicon ( Si), 0.04 to 0.08% by weight of carbon (C), 0.0001 to 0.060% by weight of lanthanum (La), balance nickel (Ni), and unavoidable impurities.

Description

크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금 및 이의 제조방법{WROUGHT NICKEL BASE SUPERALLOYS FOR FORGING HAVING EXCELLENT CREEP PROPERTY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Nickel base super heat-resistant alloy with excellent creep characteristics and its manufacturing method{WROUGHT NICKEL BASE SUPERALLOYS FOR FORGING HAVING EXCELLENT CREEP PROPERTY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 니켈기 초내열합금의 조성비를 최적화함으로써 고온에서 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing excellent in creep characteristics and a method for manufacturing the same, and more specifically, by optimizing the composition ratio of the nickel-base super-heat-resistant alloy, the nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing excellent in creep characteristics at high temperature and It relates to a manufacturing method.

단련용 니켈기 초내열합금은 크롬(Cr)을 많이 함유하여 고온에서 내산화성과 내식성이 우수할 뿐만 아니라 고용강화 및 석출강화를 이용하여 고온 기계적 특성, 특히 고온 크립 특성이 우수한 합금으로, 대기 또는 스팀 또는 부식 등의 가혹한 고온 환경에서의 사용에 견디는 것을 주된 목적으로 하여 만들어진 합금이다.Nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing contains a lot of chromium (Cr), so it is not only excellent in oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures, but also in high temperature mechanical properties, particularly high temperature creep properties, by using solid solution strengthening and precipitation strengthening. It is an alloy made with the main purpose of withstanding use in harsh high temperature environments such as steam or corrosion.

초내열합금은 고온에서의 사용에 견디는 것을 주된 목적으로 하여 만들어진 합금이며, 내열강은 고온에서도 기계적 성질이 안정되고 내식성 등이 좋은 합금강을 말한다.Super heat-resistant alloy is an alloy made with the main purpose of withstanding use at high temperature, and heat-resistant steel refers to an alloy steel having stable mechanical properties and good corrosion resistance even at high temperatures.

종래에 개발된 단련용 니켈기 초내열합금에서 내산화성과 크립 특성이 우수한 합금으로 알려져 있는 상용합금은 Nimonic 263 과 Alloy 617 합금이 대표적으로, 이들은 대략 650℃까지 우수한 상 안정으로 장시간 사용할 수 있다. 특히, A-USC(Advanced-Ultra supercritical)와 같은 발전설비의 경우, 이산화탄소 감축과 에너지 효율을 위해 주증기의 온도가 기존의 650℃에서 700 ~ 760℃까지 상승할 것으로 기대되는데, 종래의 상용합금은 700 ~ 760℃의 온도에서 사용하기 어려워 크립 특성이 우수한 새로운 합금 개발이 요구되고 있다.Nimonic 263 and Alloy 617 alloys are commonly used alloys known as alloys having excellent oxidation resistance and creep properties in conventionally developed nickel-based super-heat-resistant alloys for annealing, and they can be used for a long time with excellent phase stability up to approximately 650°C. In particular, in the case of power generation facilities such as A-USC (Advanced-Ultra supercritical), it is expected that the temperature of the main steam will increase from 650°C to 700 to 760°C for carbon dioxide reduction and energy efficiency. It is difficult to use silver at a temperature of 700 to 760°C, and a new alloy with excellent creep properties is required.

많은 니켈기 초내열합금들은 석출강화형 합금들(precipitation strengthening type alloys)이다. 이러한 유형의 합금을 제조할 때에는, 소량의 타이타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al)이 첨가되거나 소량의 네오븀(Nb)이 더 첨가되고, 감마 프라임상(이하 γ '으로 표시)이라 불리우는 Ni3(Al, Ti) 및/또는 감마 더블-프라임상(γ "으로 표시)이라 불리우는 Ni3Nb로 구성되는 석출상이 미세하게 그리고 정합적으로 오스테나이트(austenite, 이하 γ 로 표시) 기지(matrix)에 형성되어 만족할 만한 고온강도를 얻기 위하여 그 계를 강화한다.Many nickel based superalloys are precipitation strengthening type alloys. When manufacturing this type of alloy, a small amount of titanium (Ti) or aluminum (Al) is added or a small amount of neobium (Nb) is further added, and Ni 3 (hereinafter referred to as gamma prime phase) is called A precipitation phase composed of Ni 3 Nb called Al, Ti) and/or gamma double-prime phase (indicated by γ ") is formed finely and coherently in an austenite (hereinafter referred to as γ) matrix. And strengthen the system to obtain satisfactory high temperature strength.

한국 공개 특허 공보 제10-2011-0114928호Korean Open Patent Publication No. 10-2011-0114928

본 발명은 합금성분 조절 및 공정 조건의 제어로 가혹한 환경에서 사용되는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금 및 이의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a nickel-based super heat-resistant alloy for annealing excellent in creep characteristics used in harsh environments by controlling alloy components and controlling process conditions and a method for manufacturing the same.

본 발명의 실시 예를 따르는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금은 17.0 내지 21.0 중량%의 크롬(Cr); 7.0 내지 11.0중량%의 코발트(Co); 5.0 내지 9.5중량%의 몰리브덴(Mo); 1.5 내지 3.5중량%의 타이타늄(Ti); 0.8 내지 2.5중량%의 알루미늄(Al); 0.05 내지 0.26중량%의 실리콘(Si); 0.04 내지 0.08중량%의 탄소(C); 0.0001 내지 0.060중량%의 란탄(La); 잔부 니켈(Ni); 및 불가피한 불순물을 포함한다. Nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing excellent creep characteristics according to an embodiment of the present invention is 17.0 to 21.0% by weight of chromium (Cr); 7.0 to 11.0% by weight of cobalt (Co); 5.0 to 9.5% by weight of molybdenum (Mo); 1.5 to 3.5% by weight of titanium (Ti); 0.8 to 2.5% by weight of aluminum (Al); 0.05 to 0.26% by weight of silicon (Si); 0.04 to 0.08% by weight of carbon (C); 0.0001 to 0.060% by weight of lanthanum (La); Balance nickel (Ni); And unavoidable impurities.

또한, 상기 니켈기 초내열합금은 0.003 내지 0.007중량%의 붕소(B)을 더 포함할 수 있다. In addition, the nickel-based super-heat-resistant alloy may further include 0.003 to 0.007% by weight of boron (B).

또한, 상기 니켈기 초내열합금은 0.01 내지 5.0중량%의 텅스텐(W)을 더 포함할 수 있다. In addition, the nickel-based super-heat-resistant alloy may further include 0.01 to 5.0% by weight of tungsten (W).

또한, 상기 니켈기 초내열합금은 d-궤도 전자의 평균 에너지 레벨은 0.93 내지 0.95일 수 있다. In addition, the nickel-based super-heat-resistant alloy may have an average energy level of d-orbital electrons of 0.93 to 0.95.

또한, 상기 니켈기 초내열합금은 760℃ 온도 및 283Mpa 하중 조건에서 크립 수명은 1500 내지 2500 시간일 수 있다. In addition, the nickel-based super-heat-resistant alloy may have a creep life of 1500 to 2500 hours at a temperature of 760°C and a load of 283 Mpa.

본 발명의 실시 예를 따르는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금의 제조방법은 17.0 내지 21.0 중량%의 크롬(Cr); 7.0 내지 11.0중량%의 코발트(Co); 5.0 내지 9.5중량%의 몰리브덴(Mo); 1.5 내지 3.5중량%의 타이타늄(Ti); 0.8 내지 2.5중량%의 알루미늄(Al); 0.05 내지 0.26중량%의 실리콘(Si); 0.04 내지 0.08중량%의 탄소(C); 0.0001 내지 0.060중량%의 란탄(La); 잔부 니켈(Ni); 및 불가피한 불순물로 조성되는 원료를 혼합 및 용해하는 단계; 상기 혼합 및 용해된 합금을 성형하는 단계; 및 상기 성형된 합금을 열처리하는 단계;를 포함한다. A method of manufacturing a nickel-based super heat-resistant alloy for annealing having excellent creep characteristics according to an embodiment of the present invention includes 17.0 to 21.0% by weight of chromium (Cr); 7.0 to 11.0% by weight of cobalt (Co); 5.0 to 9.5% by weight of molybdenum (Mo); 1.5 to 3.5% by weight of titanium (Ti); 0.8 to 2.5% by weight of aluminum (Al); 0.05 to 0.26% by weight of silicon (Si); 0.04 to 0.08% by weight of carbon (C); 0.0001 to 0.060% by weight of lanthanum (La); Balance nickel (Ni); And mixing and dissolving a raw material composed of unavoidable impurities. Molding the mixed and dissolved alloy; And heat-treating the molded alloy.

또한, 상기 성형된 합금을 열처리하는 단계는 1200 내지 1280℃에서 용체화 열처리하는 단계; 및 700 내지 850℃에서 시효처리하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, the step of heat-treating the molded alloy is a solution heat treatment at 1200 to 1280 ℃; And aging at 700 to 850°C.

또한, 상기 니켈기 초내열합금의 제조방법은 냉각하는 단계를 더 포함하고, 상기 냉각하는 단계는 1 내지 40 ℃/s으로 수행될 수 있다.In addition, the method of manufacturing the nickel-based super-heat-resistant alloy further includes a cooling step, and the cooling step may be performed at 1 to 40° C./s.

본 발명의 일 실시 예를 따르는 크립 특성이 우수한 니켈기 초내열합금은 낮은 비용으로 크립 수명이 향상된 니켈기 초내열합금을 제공할 수 있으며, 이를 통해 원가 대비 크립 특성이 우수한 크립 특성이 우수한 니켈기 초내열합금을 제공할 수 있다. Nickel-based super-heat-resistant alloy having excellent creep properties according to an embodiment of the present invention can provide a nickel-based super-heat-resistant alloy with improved creep life at a low cost, through which a nickel group with excellent creep properties compared to cost is excellent. Super heat-resistant alloy can be provided.

도 1 은 본 발명의 실시 예를 따르는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금 제조방법의 순서도를 도시한 것이다.
도 2는 실시 예 1 내지 7 및 비교 예 1 내지 5에 의해 준비된 니켈기 초내열합금을 760℃ 온도 및 283Mpa 하중 조건에서 시간에 대한 크립 변형율을 도시한 것이다.
도 3은 실시 예 1 내지 7 및 비교 예 1 내지 5에 의해 준비된 니켈기 초내열합금의 d-궤도 전자의 평균 에너지 레벨에 따른 크립 수명을 도시한 것이다.
도 4는 실시 예 4 및 실시 예 5에 의해 준비된 니켈기 초내열합금의 란탄 중량%에 따른 크립 수명을 도시한 것이다.
1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a nickel-based super heat-resistant alloy for annealing having excellent creep characteristics according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the creep strain of the nickel-based super-heat-resistant alloy prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 with respect to time at a temperature of 760 ℃ and 283Mpa load.
Figure 3 shows the creep life according to the average energy level of the d-orbital electrons of the nickel-based super-heat-resistant alloy prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5.
Figure 4 shows the creep life according to the lanthanum weight% of the nickel-based super-heat-resistant alloy prepared in Example 4 and Example 5.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for a clearer description, and elements indicated by the same reference numerals in the drawings are the same elements. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions. In addition, "including" a component throughout the specification means that other components may be further included rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.

크립Creep 특성이 우수한 단련용 For training with excellent properties 니켈기Nickel base 초내열합금 Super heat-resistant alloy

이하 본 발명에 따른 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금의 성분계 및 성분범위에 대하여 설명한다.Hereinafter, a component system and a component range of a nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing having excellent creep characteristics according to the present invention will be described.

크롬(Cr): 17.0 내지 21.Chromium (Cr): 17.0 to 21. 0 %0 %

크롬(Cr)은 니켈 계열 초내열합금에서 내산화성, 내부식성, 그리고 합금의 강도를 향상시키기 위한 필수적인 고용 강화 원소로, 산화저항을 갖는 원소이다. 또한, 크롬은 탄소와 결합하여 탄화물로서 석출되어서 고온 강도를 증가시킨다. 상기와 같이 크롬(Cr)은 초내열합금에서 내식성과 내산화성을 향상시켜 주는 역할을 하는 반면, 과도하게 첨가될시 탄화물이나 TCP(Topologically Close Packed) 상을 생성시킬 수 있다.Chromium (Cr) is an essential solid solution strengthening element for improving oxidation resistance, corrosion resistance, and alloy strength in a nickel-based super-heat-resistant alloy, and is an element having oxidation resistance. In addition, chromium is precipitated as a carbide in combination with carbon, thereby increasing the high temperature strength. As described above, chromium (Cr) plays a role in improving corrosion resistance and oxidation resistance in a super-heat-resistant alloy, but when excessively added, carbide or TCP (Topologically Close Packed) phase may be generated.

따라서, 상기 크롬(Cr)은 본 발명에 따른 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금 전체 중량의 17.0 내지 21.0 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬(Cr)의 함량이 17.0 중량% 미만일 경우에는 내산화성 및 내식성에 문제가 발생할 수 있다. 반대로, 크롬(Cr)의 함량이 21.0 중량%를 초과할 경우에는 고온에서 장시간 노출될 시 기계적 특성에 나쁜 영향을 주는 해로운 TCP 상의 형성이 촉진되고, 그 결과 크립 특성이 급격히 저하될 수 있다. Therefore, it is preferable that the chromium (Cr) is added in a content ratio of 17.0 to 21.0 wt% of the total weight of the nickel-base superheat-resistant alloy for annealing excellent in creep characteristics according to the present invention. When the content of chromium (Cr) is less than 17.0% by weight, problems in oxidation resistance and corrosion resistance may occur. Conversely, when the content of chromium (Cr) exceeds 21.0% by weight, the formation of a detrimental TCP phase that adversely affects the mechanical properties when exposed to a high temperature for a long time is promoted, and as a result, creep properties may be rapidly reduced.

코발트(Co): 7.0 내지 11.0%Cobalt (Co): 7.0 to 11.0%

코발트(Co)는 고용강화 즉, 크리프 특성 등 초내열합금의 고온특성을 향상시키는 역할을 하는 원소로서, 니켈기 초내열합금의 기지인 γ 상의 고용강화와 함께 기지의 적층결함에너지를 감소시킴으로써 고온 강도를 향상시키는 것으로 알려져 있다. 코발트의 함량이 7.0 중량% 미만인 경우 크리프 특성이 낮아지는 문제점이 있고, 11.0 중량%를 초과하는 경우 취성의 TCP 상이 석출되어 합금의 고온 안정성과 크립 특성을 저하시킬 수 있다.Cobalt (Co) is an element that plays a role in improving the high-temperature characteristics of super-heat-resistant alloys such as solid solution strengthening, that is, creep characteristics, and high-temperature by reducing the layered defect energy of the base together with solid solution strengthening of the γ phase, the base of the nickel-based super-heat-resistant alloy. It is known to improve strength. If the content of cobalt is less than 7.0% by weight, there is a problem that creep characteristics are lowered, and when it exceeds 11.0% by weight, a brittle TCP phase is precipitated, thereby deteriorating the high temperature stability and creep characteristics of the alloy.

몰리브덴(Mo): 5.0 내지 9.5%Molybdenum (Mo): 5.0 to 9.5%

몰리브덴(Mo)은 니켈 기지(matrix)인 γ 상의 고용강화를 통해 합금의 고온 특성 향상에 기여하지만 크롬(Cr) 및 텅스텐(W) 등과 함께 TCP 상을 형성하는 주요원소이며, 과다하게 함유될 경우 상안정성 및 산화 저항성을 저하시킨다.Molybdenum (Mo) is a major element that forms a TCP phase with chromium (Cr) and tungsten (W), although it contributes to improving the high temperature properties of the alloy through solid solution strengthening of the γ phase, which is a nickel matrix, and when it is excessively contained It lowers the phase stability and oxidation resistance.

상기 몰리브덴(Mo)은 본 발명에 따른 니켈기 초내열합금 전체 중량의 5.0 내지 9.5중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 몰리브덴(Mo)의 첨가량이 5.0 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 고용강화 효과를 기대하기 어려우며, 크립 특성을 저하시키는 문제를 야기한다. 반대로, 몰리브덴(Mo)의 첨가량이 9.5 중량%를 초과할 경우에는 μ 상(μ-phase)이라 불리는 TCP상이 형성되어 크립 특성과 산화저항성을 저하시킨다.The molybdenum (Mo) is preferably added in a content ratio of 5.0 to 9.5% by weight of the total weight of the nickel-based super-heat-resistant alloy according to the present invention. When the addition amount of molybdenum (Mo) is less than 5.0% by weight, it is difficult to expect a solid solution strengthening effect due to the small addition amount, and this causes a problem of deteriorating creep characteristics. Conversely, when the amount of molybdenum (Mo) exceeds 9.5% by weight, a TCP phase called a μ-phase is formed to degrade creep properties and oxidation resistance.

타이타늄(Ti): 1.5 내지 3.5%Titanium (Ti): 1.5 to 3.5%

타이타늄(Ti)은 주로 MC 탄화물들을 형성하고 합금 결정립들이 확대되는 것을 억제하도록 작용할 뿐만 아니라, 알루미늄처럼, 니켈과 결합하여 Ni3(Al, Ti)의 γ'상의 석출을 촉진하여 크리프 파단 강도를 향상시키고 입계강화에도 기여하는 원소이다. 또한, 타이타늄은 합금의 고온 내부식성을 향상시키는 원소이다. 반면, 타이타늄 함량이 과도하게 존재하는 경우 γ'상의 고온 안정성이 감소되어 η상의 석출을 야기하여 강도, 연성, 인성 그리고 장기간 상안정성과 함께 크립 특성을 감소시키게 된다.Titanium (Ti) mainly acts to form MC carbides and suppress the expansion of alloy grains, and, like aluminum, combines with nickel to promote the precipitation of the γ'phase of Ni 3 (Al, Ti) to improve creep fracture strength It is an element that contributes to grain boundary strengthening. In addition, titanium is an element that improves the high temperature corrosion resistance of the alloy. On the other hand, if the titanium content is excessively present, the high-temperature stability of the γ'phase is reduced to cause precipitation of the η phase, thereby reducing creep characteristics along with strength, ductility, toughness, and long-term phase stability.

상기 타이타늄은 본 발명의 실시 예를 따르는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금에서 전체 중량의 1.5 내지 3.5중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 타이타늄의 함량이 1.5 중량% 미만인 경우에는 니켈기 초내열합금의 석출강화 효과가 미미할 수 있고, 타이타늄의 함량이 3.5 중량%를 초과하는 경우에는 η상이 석출되어 크립 특성이 현저하게 나빠진다.The titanium is preferably added in a content ratio of 1.5 to 3.5% by weight of the total weight in the nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing having excellent creep characteristics according to an embodiment of the present invention. When the content of titanium is less than 1.5% by weight, the precipitation strengthening effect of the nickel-based super-heat-resistant alloy may be insignificant, and when the content of titanium exceeds 3.5% by weight, the η phase precipitates, which significantly deteriorates creep properties.

알루미늄(Al): 0.8 내지 2.5%Aluminum (Al): 0.8 to 2.5%

알루미늄(Al)은 니켈기 초내열합금의 주 강화상인 γ'의 구성 원소이며, Ni3Al γ'상의 석출을 촉진하여 크립 강도를 향상시키고, 내산화성 향상에 기여하는 원소이다. Aluminum (Al) is a constituent element of γ', which is the main strengthening phase of the nickel-based super-heat-resistant alloy, and promotes precipitation of the Ni 3 Al γ'phase, thereby improving creep strength and contributing to oxidation resistance.

상기 알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 니켈기 초내열합금 전체 중량의 0.8 내지 2.5 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 첨가량이 0.8 중량% 미만인 경우에는 충분한 석출강화가 얻어질 수 없다. 반대로, 알루미늄(Al)의 첨가량이 2.5 중량%를 초과할 경우에는 과도한 γ' 상의 석출로 가공성이 저하되는 문제가 있고, TCP 상의 생성을 촉진하여 크립 특성을 저하시킨다.The aluminum (Al) is preferably added in a content ratio of 0.8 to 2.5% by weight of the total weight of the nickel-based super heat-resistant alloy according to the present invention. When the amount of aluminum (Al) added is less than 0.8% by weight, sufficient precipitation hardening cannot be obtained. Conversely, when the addition amount of aluminum (Al) exceeds 2.5% by weight, there is a problem in that workability deteriorates due to excessive precipitation of the γ'phase, and the formation of the TCP phase is promoted to decrease creep characteristics.

실리콘(Si): 0.05% 내지 0.26%Silicon (Si): 0.05% to 0.26%

실리콘(Si)은 합금의 내산화성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 니켈기 초내열합금 전체 중량의 0.05 ~ 0.26 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 첨가량이 0.05 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 내산화성 향상 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 실리콘(Si)의 첨가량이 0.26 중량%를 초과하여 과도하게 첨가될 경우에는 TCP상의 석출을 촉진하고 합금의 융점을 저하시켜 크립 특성이 급격히 저하되는 문제가 있다.Silicon (Si) serves to improve the oxidation resistance of the alloy. The silicon (Si) is preferably added in a content ratio of 0.05 to 0.26% by weight of the total weight of the nickel-based super-heat-resistant alloy according to the present invention. When the addition amount of silicon (Si) is less than 0.05% by weight, it may be difficult to properly exhibit the effect of improving oxidation resistance due to a small relationship of the addition amount. Conversely, when the amount of silicon (Si) is added in excess of 0.26% by weight, there is a problem in that creep properties are rapidly reduced by promoting precipitation on the TCP and lowering the melting point of the alloy.

탄소(C): 0.04 내지 0.08%Carbon (C): 0.04 to 0.08%

탄소(C)는 타이타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo)과 결합하여 MC. M6C 그리고 M23C6의 탄화물들을 결정립계와 결정립 내부에 형성시켜 크립 특성을 향상시키는 원소이다. 또한, 탄소는 결정립이 확대되는 것을 억제하고, 고온 강도의 향상에 기여한다. Carbon (C) is combined with titanium (Ti), chromium (Cr) and molybdenum (Mo) to form MC. It is an element that improves creep properties by forming carbides of M6C and M23C6 inside grain boundaries and grains. In addition, carbon suppresses the expansion of crystal grains and contributes to the improvement of high temperature strength.

상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 니켈기 초내열합금 전체 중량의 0.04 ~ 0.08 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 첨가량이 0.04 중량% 미만일 경우에는 충분한 탄화물이 형성되지 않아 강도 향상 효과를 도모하기 어렵다. 반대로, 탄소(C)의 첨가량이 0.08 중량%를 초과할 경우에는 기지의 고용강화에 기여하는 W, Mo, γ' 상의 석출에 기여하는 Ti 과 MC 또는 M6C 탄화물을 형성하고 결과적으로 W, Mo, Ti 을 소모시킴으로써 기지의 고용강화와 γ' 석출강화효과를 떨어뜨려 크립 특성을 저하시킨다. 또한, 결정립계에 필름형태의 연속적인 M23C6 또는 M6C 형 탄화물을 형성하여 오히려 결정립계 강도를 저하시킨다.The carbon (C) is preferably added in a content ratio of 0.04 to 0.08% by weight of the total weight of the nickel-based superheat-resistant alloy according to the present invention. When the amount of carbon (C) added is less than 0.04% by weight, sufficient carbides are not formed, and thus it is difficult to achieve a strength improvement effect. Conversely, when the addition amount of carbon (C) exceeds 0.08% by weight, Ti and MC or M 6 C carbides forming W, Mo, and γ'phases contributing to the known solid solution strengthening are formed, and consequently W, By consuming Mo and Ti, the known solid solution strengthening and γ'precipitation strengthening effects are reduced, thereby reducing creep characteristics. Further, by forming a continuous M 23 C 6 or M 6 C type carbide in the form of a film on the grain boundaries, rather, the grain boundary strength is lowered.

란탄(La): 0.0001 내지 0.060%Lanthanum (La): 0.0001 to 0.060%

란탄(La)은 결정립계에 편석되어 존재하며, 결정립계를 통해 이동하는 산소에 대한 확산장벽 역할을 하여 내산화성을 증가시킨다. 또한, 단련용 초내열합금의 크립 특성을 저하시키는 황(S)의 함량을 낮추어 크립 특성을 개선하기도 한다.Lanthanum (La) exists segregated at the grain boundaries, and serves as a diffusion barrier for oxygen moving through the grain boundaries, thereby increasing oxidation resistance. In addition, it is also possible to improve creep characteristics by lowering the content of sulfur (S), which lowers the creep characteristics of the super heat-resistant alloy for annealing.

상기 란탄(La)은 본 발명에 따른 니켈기 초내열합금 전체 중량의 0.0001 내지 0.060 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 란탄(La)의 첨가량이 0.0001 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 상기의 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 란탄(La)의 첨가량이 0.060 중량%를 초과할 경우에는 결정립계의 국부적인 변형률을 증가시켜 안정성을 떨어뜨리고 결국 결정립계 미끄러짐을 활성화시켜 크립수명이 저하되는 문제가 있다. The lanthanum (La) is preferably added at a content ratio of 0.0001 to 0.060% by weight of the total weight of the nickel-based superheat-resistant alloy according to the present invention. When the amount of lanthanum (La) added is less than 0.0001% by weight, it may be difficult to properly exhibit the above effects due to a slight relationship. Conversely, when the amount of lanthanum (La) added exceeds 0.060% by weight, the local strain of the grain boundary is increased to deteriorate the stability and eventually the grain boundary slippage is activated to decrease creep life.

본 발명의 실시 예를 따르는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금은 0.003 내지 0.007중량%의 붕소(B)을 더 포함할 수 있다. Nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing excellent creep characteristics according to an embodiment of the present invention may further include 0.003 to 0.007% by weight of boron (B).

또한, 본 발명의 실시 예를 따르는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금은 0.01 내지 5.0중량%의 텅스텐(W)을 더 포함할 수 있다. In addition, the nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing excellent in creep characteristics according to an embodiment of the present invention may further include 0.01 to 5.0% by weight of tungsten (W).

본 발명에 따른 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금에서 붕소 및 텅스텐의 성분계 및 성분범위에 대한 설명은 아래와 같다.Description of the component system and range of components of boron and tungsten in a nickel-based super heat-resistant alloy for annealing having excellent creep characteristics according to the present invention is as follows.

붕소 (B): 0.003 내지 0.007%Boron (B): 0.003 to 0.007%

붕소(B)는 결정립계에 편석되어 입계 강도를 향상시키고, 결정립 미세화에 기여하는 원소로 결정립 성장을 억제시켜 크립 특성을 향상시킨다. 다만, 합금 내에 과잉으로 존재하는 경우, 합금의 국부 용융온도를 감소시켜 용체화 열처리시 공정 조직 근처에서 국부용융을 야기할 수 있고, 붕소화물이 결정립계에 형성되어 크립 특성이 저하될 수 있다.Boron (B) is segregated in the grain boundary to improve grain boundary strength, and is an element contributing to grain refinement, thereby inhibiting grain growth to improve creep characteristics. However, if it is excessively present in the alloy, the local melting temperature of the alloy may be reduced to cause local melting in the vicinity of the process structure during solution heat treatment, and boride may be formed on the grain boundaries, thereby reducing creep characteristics.

상기 붕소(B)은 본 발명에 따른 니켈기 초내열합금 전체 중량의 0.003 ~ 0.007 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 붕소(B)의 첨가량이 0.003 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 크립 특성 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 붕소(B)의 첨가량이 0.007 중량%를 초과할 경우에는 내산화 특성을 개선시키는 란탄(La)과의 상호작용으로 내산화 특성이 저하되는 문제와 함께 크립 특성이 될 수 있다.The boron (B) is preferably added in a content ratio of 0.003 to 0.007% by weight of the total weight of the nickel-based super-heat-resistant alloy according to the present invention. When the amount of boron (B) added is less than 0.003% by weight, it is difficult to properly exhibit the effect of improving creep properties due to the small amount of addition. Conversely, when the amount of boron (B) added exceeds 0.007% by weight, it may be a creep property with a problem that the oxidation resistance decreases due to interaction with lanthanum (La), which improves oxidation resistance.

텅스텐(B): 0.01 내지 5.0%Tungsten (B): 0.01 to 5.0%

텅스텐(W)은 니켈에서 확산계수가 매우 낮은 원소로서 고용강화와 기지의 융점을 높이는 역할을 하여 고온강도와 크립 특성을 향상시키는 원소이다. 아울러 텅스텐은 크롬 및 몰리브테늄과 함께 M6C 및 MC 탄화물을 형성하는 주요 원소로서 입계를 강화시키기도 한다. 반면에 과잉으로 첨가되는 경우 취약한 TCP 상을 형성시켜 크립 특성을 급격히 저하시킨다.Tungsten (W) is an element with a very low diffusion coefficient in nickel, which serves to enhance the solid solution strengthening and the melting point of the matrix, thereby improving high temperature strength and creep characteristics. In addition, tungsten is a major element that forms M6C and MC carbides together with chromium and molybdenum, and strengthens grain boundaries. On the other hand, if it is added in excess, it forms a vulnerable TCP phase and sharply degrades the creep characteristics.

상기 텅스텐(W)은 본 발명에 따른 초내열합금 전체 중량의 0.1 ~ 5.0 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 텅스텐(W)의 첨가량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 텅스텐(W)의 첨가량이 5.0 중량%를 초과할 경우에는 취약한 TCP 상의 형성으로 크립 특성이 저하될 수 있다.The tungsten (W) is preferably added in a content ratio of 0.1 to 5.0% by weight of the total weight of the super heat-resistant alloy according to the present invention. When the added amount of tungsten (W) is less than 0.1% by weight, difficulty in properly exerting the above effects may be followed. Conversely, when the amount of addition of tungsten (W) exceeds 5.0% by weight, creep characteristics may deteriorate due to formation of a weak TCP phase.

본 발명의 실시 예를 따르는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금은 d-전자궤도 평균 에너지 레벨은 0.93 내지 0.95일 수 있다. The nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing excellent in creep characteristics according to an embodiment of the present invention may have a d-electron orbit average energy level of 0.93 to 0.95.

본 발명의 실시 예를 따르는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금에서 d-궤도 전자의 평균 에너지 레벨은 아래의 <수학식 1>을 통해서 계산될 수 있다. The average energy level of d-orbital electrons in an annealing nickel-based superalloy having excellent creep characteristics according to an embodiment of the present invention can be calculated through Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

Figure 112018031062432-pat00001
Figure 112018031062432-pat00001

Figure 112018031062432-pat00002
: d-궤도 전자의 평균 에너지 레벨
Figure 112018031062432-pat00002
: Average energy level of d-orbit electron

XCr, XCo, XMo, XTi, XAl, XSi, XW, XNi: 각 원소의 원자비X Cr, X Co, X Mo, X Ti, X Al, X Si, X W, X Ni : atomic ratio of each element

상기 니켈기 초내열합금에서 d-궤도 전자의 평균 에너지 레벨의 범위가 0.93 내지 0.95를 벗어나는 경우에는 크립 수명이 저하될 수 있다. When the range of the average energy level of d-orbital electrons in the nickel-based superalloy is out of 0.93 to 0.95, creep life may be deteriorated.

크립Creep 특성이 우수한 단련용 For training with excellent properties 니켈기Nickel base 초내열합금의 제조방법 Manufacturing method of super heat-resistant alloy

도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금의 제조방법의 순서도이다. 1 is a flow chart of a method of manufacturing a nickel-based super heat-resistant alloy for annealing excellent creep characteristics according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금의 제조방법은 17.0 내지 21.0 중량%의 크롬(Cr), 7.0 내지 11.0중량%의 코발트(Co), 5.0 내지 9.5중량%의 몰리브덴(Mo), 2.0 내지 3.5중량%의 타이타늄(Ti), 0.8 내지 1.5중량%의 알루미늄(Al), 0.15중량% 내지 0.26 중량%의 실리콘(Si), 0.04 내지 0.08중량%의 탄소(C), 0.003 내지 0.007중량%의 붕소(B), 0.0001 내지 0.060중량%의 란탄(La), 잔부 니켈(Ni),및 불가피한 불순물로 조성되는 원료를 혼합 및 용해하는 단계; 상기 혼합 및 용해된 합금을 가공하는 단계; 및 상기 성형된 합금을 열처리하는 단계;를 포함한다. Referring to Figure 1, the method of manufacturing a nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing excellent creep characteristics according to an embodiment of the present invention is 17.0 to 21.0% by weight of chromium (Cr), 7.0 to 11.0% by weight of cobalt (Co), 5.0 to 9.5% by weight of molybdenum (Mo), 2.0 to 3.5% by weight of titanium (Ti), 0.8 to 1.5% by weight of aluminum (Al), 0.15% to 0.26% by weight of silicon (Si), 0.04 to 0.08% Mixing and dissolving a raw material composed of% carbon (C), 0.003 to 0.007% by weight of boron (B), 0.0001 to 0.060% by weight of lanthanum (La), balance nickel (Ni), and unavoidable impurities; Processing the mixed and molten alloy; And heat-treating the molded alloy.

먼저, 17.0 내지 21.0 중량%의 크롬(Cr), 7.0 내지 11.0중량%의 코발트(Co), 5.0 내지 9.5중량%의 몰리브덴(Mo), 2.0 내지 3.5중량%의 타이타늄(Ti), 0.8 내지 1.5중량%의 알루미늄(Al), 0.15 내지 0.26중량%의 실리콘(Si), 0.04 내지 0.08중량%의 탄소(C), 0.003 내지 0.007중량%의 붕소(B), 0.0001 내지 0.060중량%의 란탄(La), 잔부 니켈(Ni),및 불가피한 불순물로 조성되는 원료를 혼합 및 용해하는 단계를 설명한다. First, 17.0 to 21.0% by weight of chromium (Cr), 7.0 to 11.0% by weight of cobalt (Co), 5.0 to 9.5% by weight of molybdenum (Mo), 2.0 to 3.5% by weight of titanium (Ti), 0.8 to 1.5% by weight % Aluminum (Al), 0.15 to 0.26% by weight silicon (Si), 0.04 to 0.08% by weight carbon (C), 0.003 to 0.007% by weight boron (B), 0.0001 to 0.060% by weight lanthanum (La) , The step of mixing and dissolving the raw material composed of the remaining nickel (Ni), and inevitable impurities will be described.

상기 원료의 형태는 분말(powder), 스트립재(strip), 각재(bar), 판재(plate), 박재(thin film), 봉재(rod), 선재(wire), 관재(tube), 형재(shape) 및 잉곳트(ingot) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 형상을 포함하는 모든 형태의 형상이 사용될 수 있고, 바람직하게 분말의 형태일 수 있다. The form of the raw material is powder, strip, bar, plate, thin film, rod, wire, tube, shape ) And ingots, and any shape including the shape may be used, preferably in the form of powder.

17.0 내지 21.0 중량%의 크롬(Cr), 7.0 내지 11.0중량%의 코발트(Co), 5.0 내지 9.5중량%의 몰리브덴(Mo), 2.0 내지 3.5중량%의 타이타늄(Ti), 0.8 내지 1.5중량%의 알루미늄(Al), 0.15 내지 0.26중량%의 실리콘(Si), 0.04 내지 0.08중량%의 탄소(C), 0.003 내지 0.007중량%의 붕소(B), 0.0001 내지 0.060중량%의 란탄(La), 잔부 니켈(Ni), 및 불가피한 불순물로 조성되는 원료를 혼합 및 용해하는 단계에서, 용해하는 방법은 진공유도용해 방법으로 수행할 수 있으나, 상기 용해의 방법이 이에 제한되는 것은 아니다. 진공유도용해 방법을 사용하면, 불순물이 들어가지 않도록 진공속에서 금속을 용해할 수 있다.17.0 to 21.0 wt% Chromium (Cr), 7.0 to 11.0 wt% Cobalt (Co), 5.0 to 9.5 wt% Molybdenum (Mo), 2.0 to 3.5 wt% Titanium (Ti), 0.8 to 1.5 wt% Aluminum (Al), 0.15 to 0.26 wt% silicon (Si), 0.04 to 0.08 wt% carbon (C), 0.003 to 0.007 wt% boron (B), 0.0001 to 0.060 wt% lanthanum (La), balance In the step of mixing and dissolving the raw material composed of nickel (Ni), and inevitable impurities, the dissolving method may be performed by a vacuum induction melting method, but the dissolution method is not limited thereto. If the vacuum induction melting method is used, the metal can be dissolved in a vacuum to prevent impurities from entering.

다음으로, 상기 혼합 및 용해된 합금을 성형하는 단계를 설명한다.Next, the step of molding the mixed and dissolved alloy will be described.

상기 혼합 및 용해된 합금을 성형하는 단계에서, 가공하는 방법은 열간 압연, 냉간 압연, 주조, 단조 중 적어도 하나의 방법을 포함할 수 있다. In the step of forming the mixed and dissolved alloy, the method of processing may include at least one of hot rolling, cold rolling, casting, and forging.

상기 혼합 및 용해된 합금을 가공하는 단계에서, 열간 압연으로 가공되는 경우에는 열간압연은 1100 ~ 1250℃ 에서 40 ~ 80%의 압하율로 실시하는 것이 바람직하다. 열간압연 온도가 1100℃ 미만일 경우에는 열간압연으로 균열이 발생할 수 있는 문제점이 있다. 반대로, 열간압연 온도가 1250℃를 초과할 경우에는 합금의 결정립 조대화로 미세조직 제어에 어려운 문제점이 있다. 또한, 열간압연의 압하율이 40% 미만일 경우에는 균일하면서도 미세한 조직을 확보하는 것이 어렵다. 반대로, 열간압연의 압하율이 80%를 초과할 경우에는 압연 공정 시간이 길어져 생산성이 저하되는 문제가 있다.In the step of processing the mixed and molten alloy, when it is processed by hot rolling, it is preferable to perform hot rolling at a reduction ratio of 40 to 80% at 1100 to 1250°C. When the hot rolling temperature is less than 1100°C, there is a problem that cracking may occur due to hot rolling. Conversely, when the hot rolling temperature exceeds 1250°C, there is a problem in controlling the microstructure by coarsening the grains of the alloy. In addition, when the reduction ratio of hot rolling is less than 40%, it is difficult to secure a uniform and fine structure. Conversely, when the reduction ratio of hot rolling exceeds 80%, there is a problem in that the rolling process time increases and productivity decreases.

다음으로, 상기 합금을 열처리하는 단계를 설명한다. Next, the step of heat-treating the alloy will be described.

상기 합금을 열처리하는 단계는 1100 내지 1200℃ 에서 용체화 열처리하는 단계, 및 700 내지 850℃에서 시효처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 시효처리 단계는 합금의 조성에 따라 선택적으로 실시할 수 있다.The heat treatment of the alloy may include a solution heat treatment at 1100 to 1200°C, and an aging treatment at 700 to 850°C. The aging treatment step may be selectively performed according to the composition of the alloy.

예를 들어, 앞선 단계에서 성형된 니켈기 합금은 고온영역인 1100 ~ 1200℃ 에서 30 ~ 240분 동안 유지하는 용체화 열처리를 실시한 후, 중온영역인 700 ~ 850℃ 에서 4 ~ 8시간 동안 시효처리가 수행될 수 있다. For example, the nickel-based alloy formed in the previous step is subjected to a solution heat treatment that is maintained at a high temperature region of 1100 to 1200°C for 30 to 240 minutes, followed by an aging treatment at a medium temperature region of 700 to 850 °C for 4 to 8 hours. Can be performed.

이때, 용체화 열처리가 1100 ~ 1200℃ 를 벗어나 실시되는 경우 석출물이 모두 용해되지 않거나 결정립 조대화 현상으로 원하는 특성을 갖지 못하는 문제점이 있다. 여기서, 용체화 열처리는 합금에서 균질화 처리가 충분하게 일어나는 즉, 합금 내의 탄화물 및 γ′ 석출상이 충분히 용해 및 고용시키지만 결정립 성장은 발생하지 않을 정도인 30 ~ 240분 동안 실시하는 것이 바람직하다.At this time, if the solution heat treatment is carried out outside of 1100 ~ 1200 ℃, there is a problem that all the precipitates are not dissolved or have the desired properties due to grain coarsening phenomenon. Here, the solution heat treatment is preferably performed for 30 to 240 minutes, in which the homogenization treatment is sufficiently performed in the alloy, that is, the carbide and γ′ precipitated phase in the alloy are sufficiently dissolved and solidified, but crystal grain growth does not occur.

한편, 시효처리는 합금의 γ′ 석출상을 기지 내에 균일하게 분포시키고, 탄화물들을 결정립계에 석출시켜 동일 시효처리 온도구간에서 노출을 해도 조직상의 변화가 없을 정도로 시효처리가 충분하게 일어나도록 유도하기 위해 700 ~ 850℃ 에서 4 ~ 8시간 동안 실시하는 것이 바람직하다.On the other hand, the aging treatment is to uniformly distribute the γ′ precipitated phase of the alloy in the matrix, and precipitate carbides at the grain boundaries to induce aging treatment to occur sufficiently so that there is no change in structure even when exposed in the same aging treatment temperature range. It is preferably carried out at 700 to 850°C for 4 to 8 hours.

또한, 본 발명의 실시 예를 따르는 니켈기 초내열합금의 제조방법은 냉각하는 단계를 더 포함하고, 상기 냉각하는 단계는 1 내지 40℃/s으로 수행될 수 있다. 상기 냉각하는 단계에서, 냉각은 수냉 또는 공냉으로 상온까지 수행될 수 있고, 상기 상온은 1 ~ 40℃ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the method of manufacturing a nickel-based super-heat-resistant alloy according to an embodiment of the present invention further includes a cooling step, and the cooling step may be performed at 1 to 40°C/s. In the cooling step, cooling may be performed to room temperature by water cooling or air cooling, and the normal temperature may be 1 to 40°C, but is not limited thereto.

실시 예Example

시편 제조Specimen preparation

표 1의 조성으로 실시 예 1 내지 7 및 비교 예 1 내지 5의 니켈기 초내열합금을 준비하였다. Nickel-based super-heat-resistant alloys of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared with the composition of Table 1.

Cr(중량%)Cr (% by weight) Co(중량%)Co (% by weight) Mo(중량%)Mo (% by weight) Ti(중량%)Ti (% by weight) Al(중량%)Al (% by weight) Si(중량%)Si (% by weight) C(중량%)C (% by weight) B(중량%)B (% by weight) La(중량%)La (% by weight) W(중량%)W (% by weight) Ni(중량%)Ni (% by weight) 실시 예 1Example 1 1818 88 8.58.5 1.61.6 2.42.4 0.150.15 0.060.06 0.0050.005 00 bal.bal. 실시 예 2Example 2 1818 88 66 1.61.6 2.42.4 0.150.15 0.060.06 0.0050.005 00 4.04.0 bal.bal. 실시 예 3Example 3 2020 1010 8.58.5 3.03.0 1.01.0 0.250.25 0.060.06 0.0050.005 00 bal.bal. 실시 예 4Example 4 2020 1010 8.58.5 3.03.0 1.01.0 0.250.25 0.060.06 0.0050.005 0.020.02 bal.bal. 실시 예 5Example 5 2020 1010 8.58.5 3.03.0 1.01.0 0.250.25 0.060.06 0.0050.005 0.060.06 bal.bal. 실시 예 6Example 6 2020 1010 8.58.5 2.02.0 2.02.0 0.050.05 0.060.06 0.0050.005 00 bal.bal. 실시 예 7Example 7 1818 88 8.58.5 1.81.8 2.72.7 0.150.15 0.060.06 0.0050.005 00 bal.bal. 비교 예 1Comparative Example 1 1818 88 8.58.5 1.01.0 1.51.5 0.150.15 0.060.06 0.0050.005 00 bal.bal. 비교 예 2Comparative Example 2 2222 1212 8.58.5 1.01.0 1.51.5 0.150.15 0.060.06 0.0050.005 bal.bal. 비교 예 3Comparative Example 3 1818 88 8.58.5 1.51.5 2.252.25 0.150.15 0.060.06 0.0050.005 00 bal.bal. 비교 예 4Comparative Example 4 2020 1010 8.58.5 2.02.0 1.51.5 0.150.15 0.060.06 0.0050.005 bal.bal. 비교 예 5Comparative Example 5 2222 1212 8.58.5 1.51.5 2.252.25 0.150.15 0.060.06 0.0050.005 bal.bal.

상기 실시 예 1 내지 7 및 비교 예 1 내지 5의 니켈기 초내열합금은 상기 조성으로 혼합 및 용해된 후, 1200℃의 온도에서 60%의 압하율로 성형되었고, 1150℃의 용체화 열치러 온도에서 60분간 용체화를 수행하였고, 이후 공냉하여 상온까지 냉각하였다. The nickel-based super-heat-resistant alloys of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 were mixed and dissolved in the composition, molded at a reduction rate of 60% at a temperature of 1200°C, and subjected to a solution heat of 1150°C. Solution was performed for 60 minutes, and then air-cooled to cool to room temperature.

도 2는 실시 예 1 내지 7 및 비교 예 1 내지 5에 의해 준비된 니켈기 초내열합금을 기존의 상용합금과 비교하기 위하여 760℃ 온도 및 283MPa 하중 조건에서 크립 특성을 평가하여 시간에 대한 크립 변형율을 도시한 것이다. FIG. 2 shows creep strain rates over time by evaluating creep properties at 760° C. temperature and 283 MPa load conditions to compare the nickel-base superheat-resistant alloys prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 with conventional commercial alloys. It is shown.

도 2를 참조하면, 실시 예 1 내지 실시 예 7에 의해 준비된 니켈기 초내열합금은 비교 예 1 내지 비교 예 5에 의해 준비된 니켈기 초내열합금에 비교하여 더 증가한 크립수명을 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 특히, 실시 예 4 및 5에 의해 준비된 니켈기 초내열합금은 0.02 또는 0.04중량%의 란탄을 첨가함으로써 2000시간이 넘는 크립수명을 나타내는 것을 알 수 있다. Referring to Figure 2, it can be seen that the nickel-based super-heat-resistant alloy prepared in Examples 1 to 7 exhibits an increased creep life compared to the nickel-based super-heat-resistant alloy prepared in Comparative Examples 1 to 5. have. In particular, it can be seen that the nickel-based super-heat-resistant alloys prepared in Examples 4 and 5 exhibit creep life exceeding 2000 hours by adding 0.02 or 0.04% by weight of lanthanum.

도 3 및 표 2는 실시 예 1 내지 7 및 비교 예 1 내지 5에 의해 준비된 니켈기 초내열합금의 d-궤도 전자의 평균 에너지 레벨에 따른 크립 수명을 도시한 것이다. 3 and 2 show creep lifespans according to the average energy level of d-orbital electrons of the nickel-based super-heat-resistant alloy prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5.

도 3 및 표 2를 참조하면, 실시 예 1 내지 7에 의해 준비된 니켈기 초내열합금은 0.93 내지 0.95 범위의 d-궤도 전자 평균 에너지 레벨을 가짐으로써 크립 수명이 향상되는 것을 알 수 있다. 반면, 비교 예 1 내지 5에 의해 준비된 니켈기 초내열합금은 0.93 내지 0.95 범위의 d-궤도 전자 평균 에너지 레벨을 벗어나고, 또한 실시 예 1 내지 7에 의해 준비된 니켈기 초내열합금과 비교하여 크립 수명이 짧은 것을 알 수 있다. 3 and Table 2, it can be seen that the nickel-based super-heat-resistant alloys prepared by Examples 1 to 7 have a d-orbital electron average energy level in the range of 0.93 to 0.95, thereby improving creep life. On the other hand, the nickel-based super-heat-resistant alloy prepared in Comparative Examples 1 to 5 deviates from the d-orbital electron average energy level in the range of 0.93 to 0.95, and also creep life compared to the nickel-based super-heat-resistant alloy prepared in Examples 1 to 7 You can see this short.

도 4는 실시 예 4 및 실시 예 5에 의해 준비된 니켈기 초내열합금의 란탄 중량%에 따른 크립 수명을 도시한 것이다.Figure 4 shows the creep life according to the lanthanum weight% of the nickel-based super-heat-resistant alloy prepared in Example 4 and Example 5.

도 4를 참조하면, 실시 예 4 및 실시 예 5에 의해 준비된 니켈기 초내열합금의 란탄 중량%에 따른 크립 수명은 란탄이 니켈기 초내열합금에 대해서 0.02중량%만큼 추가될 때 가장 높은 것을 알 수 있다. Referring to Figure 4, the creep life according to the lanthanum weight% of the nickel-based superheat-resistant alloy prepared in Examples 4 and 5 is the highest when the lanthanum is added by 0.02% by weight relative to the nickel-based superheat-resistant alloy Can be.

본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims. Accordingly, various forms of substitution, modification, and modification will be possible by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention as set forth in the claims, and this also belongs to the scope of the present invention. something to do.

Claims (8)

17.0 내지 21.0 중량%의 크롬(Cr);
7.0 내지 11.0중량%의 코발트(Co);
5.0 내지 9.5중량%의 몰리브덴(Mo);
1.5 내지 3.5중량%의 타이타늄(Ti);
0.8 내지 2.5중량%의 알루미늄(Al);
0.05 내지 0.26중량%의 실리콘(Si);
0.04 내지 0.08중량%의 탄소(C);
0.0001 내지 0.060중량%의 란탄(La);
0.003 내지 0.007중량%의 붕소(B);
잔부 니켈(Ni);
및 불가피한 불순물;로 구성된 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금.
17.0 to 21.0% by weight of chromium (Cr);
7.0 to 11.0% by weight of cobalt (Co);
5.0 to 9.5% by weight of molybdenum (Mo);
1.5 to 3.5% by weight of titanium (Ti);
0.8 to 2.5% by weight of aluminum (Al);
0.05 to 0.26% by weight of silicon (Si);
0.04 to 0.08% by weight of carbon (C);
0.0001 to 0.060% by weight of lanthanum (La);
0.003 to 0.007% by weight of boron (B);
Balance nickel (Ni);
And an unavoidable impurity; a nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing having excellent creep characteristics.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 니켈기 초내열합금은 0.01 내지 5.0중량%의 텅스텐(W)을 더 포함하는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금.
According to claim 1,
The nickel-based super-heat-resistant alloy is a nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing having excellent creep characteristics, further comprising 0.01 to 5.0% by weight of tungsten (W).
제1항에 있어서,
상기 니켈기 초내열합금은 d-궤도 전자의 평균 에너지 레벨은 0.93 내지 0.95인 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금.
According to claim 1,
The nickel-based super-heat-resistant alloy is a nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing, which has excellent creep characteristics, wherein the average energy level of d-orbital electrons is 0.93 to 0.95.
제1항에 있어서,
760℃ 온도 및 283Mpa 하중 조건에서 크립 수명은 1500 내지 2500 시간인 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금.
According to claim 1,
Nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing with excellent creep characteristics with a creep life of 1500 to 2500 hours at a temperature of 760°C and a load of 283 Mpa.
17.0 내지 21.0 중량%의 크롬(Cr), 7.0 내지 11.0중량%의 코발트(Co), 5.0 내지 9.5중량%의 몰리브덴(Mo), 1.5 내지 3.5중량%의 타이타늄(Ti), 0.8 내지 2.5중량%의 알루미늄(Al), 0.05 내지 0.26 중량%의 실리콘(Si), 0.04 내지 0.08중량%의 탄소(C), 0.0001 내지 0.060중량%의 란탄(La), 0.003 내지 0.007중량%의 붕소(B) 잔부 니켈(Ni) 및 불가피한 불순물,로 조성되는 원료를 혼합 및 용해하는 단계;
상기 혼합 및 용해된 합금을 성형하는 단계; 및
상기 성형된 합금을 열처리하는 단계;를 포함하는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금의 제조방법.
17.0 to 21.0 wt% Chromium (Cr), 7.0 to 11.0 wt% Cobalt (Co), 5.0 to 9.5 wt% Molybdenum (Mo), 1.5 to 3.5 wt% Titanium (Ti), 0.8 to 2.5 wt% Aluminum (Al), 0.05 to 0.26 wt% silicon (Si), 0.04 to 0.08 wt% carbon (C), 0.0001 to 0.060 wt% lanthanum (La), 0.003 to 0.007 wt% boron (B) balance nickel (Ni) and unavoidable impurities, mixing and dissolving the raw material composed of;
Molding the mixed and dissolved alloy; And
Method of manufacturing a nickel-based super heat-resistant alloy for annealing excellent creep characteristics, including; heat-treating the molded alloy.
제6항에 있어서,
상기 성형된 합금을 열처리하는 단계는 1100 내지 1200℃에서 용체화 열처리하는 단계; 및 700 내지 850℃에서 시효처리하는 단계를 포함하는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금의 제조방법.
The method of claim 6,
The heat treatment of the molded alloy may include heat treatment of solution at 1100 to 1200°C; And a aging treatment at 700 to 850°C.
제6항에 있어서,
상기 니켈기 초내열합금의 제조방법은 냉각하는 단계를 더 포함하고, 상기 냉각하는 단계는 1 내지 40℃/s으로 수행되는 크립 특성이 우수한 단련용 니켈기 초내열합금의 제조방법.
The method of claim 6,
The method of manufacturing the nickel-based super-heat-resistant alloy further includes a cooling step, and the cooling step is a method of manufacturing a nickel-based super-heat-resistant alloy for annealing having excellent creep characteristics performed at 1 to 40°C/s.
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