KR102337736B1 - 조립 부품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 10 %(w/w) 이상의 크롬을 함유하는 철, 니켈 및/또는 코발트에 기초한 합금의 조립 부품에 관한 것이고, 상기 조립 부품은 내부 표면 및 외부 표면을 갖는 환형 형상을 가지며 0.1mm 내지 5mm 범위의 내부 표면과 외부 표면 사이의 두께를 가지며, 상기 합금은 표면으로부터 0 μm 내지 100 μm 범위의 깊이에서 250 HV_0.05 내지 370 HV_0.05 범위의 마이크로 경도를 제공하는 고용체 내의 질소 함량을 갖는다. 본 발명은 또한 조립 부품을 구비한 조립품에 관한 것이다.

Description

조립 부품

본 발명은 10 %(w/w) 이상의 크롬을 함유하는 철, 니켈 및/또는 코발트에 기초한 합금의 조립 부품 및 조립 부품을 포함하는 조립에 관한 것이다. 조립 부품은유리하게 가스 파이프의 조립에서 기밀 밀봉(gas tight seal)을 제공한다.

스테인레스 스틸 부품은 높은, 예를 들어, 10 %(w/w) 이상, 크롬 함량때문에 일반적으로 "스테인레스"로 간주된다. 크롬은 표면에 내식성(corrosion resistance)를 제공하는 보호 산화막을 형성한다. 더욱이, 스틸(steel)은 일반적으로 강도가 높으며, 특히 스틸 부품의 냉간 변형은 냉간 변형없이 제조된 스틸 부품에 비해 강도를 증가시킬 것이다. 두 특성들 모두는 일반적으로 바람직하지만, 하나의 특성의 수정은 일반적으로 다른 특성을 희생합니다. 내식성인 스테인레스 스틸의 강한 부품을 제공하기위한 여러 시도가 문헌에 기술되어 있다.

US 5,503,687은 최종 형상을 거의 갖는 스테인레스 스틸 부품에서 0.30 중량 %의 용해된 질소를 갖는 오스테나이트 표면 및 근표면 층(near surface layer)을 형성하기 위한 열처리 공정을 개시하고 있다. 상기 방법은 질소 함유 가스 분위기에서 1000 ℃ 내지 1200 ℃의 온도에서 부품을 질소로 농축하는(enriching) 단계; 이어서 질화물 분리가 방지되는 속도로 상기 부품을 퀀칭하는(quenching) 단계를 포함한다. 질화물 분리를 방지하면 처리된 부품에 내식성이 제공된다. 그러나, 냉간 변형된 공작물(workpeice)이 이 방법에 따라 처리되면, 냉간 변형으로부터 얻어진 코어 강도는 1000 ℃ 이상의 처리로 인해 소멸될 것이다.

WO 2006/134541은 변형에 의해 3 mm 미만의 두께를 갖는 3차원 마무리된(three-dimensional finished) 스틸 제품을 제조하는 방법을 기술하고있다. 이 방법은 주로 페라이트, 오스테나이트, 마텐사이트 또는 이들의 혼합물로 이루어진 미세 구조를 갖는 스테인레스 스틸 시트를 3차원 성형 제품으로 형성하고, 성형된 제품을 질소 함유 분위기로 1000 ℃와 1200 ℃ 사이의 온도에서 처리하여 0.3 중량 %의 하한치와 질화물 분리의 시작에 의해 제공되는 상한치 사이의 질소 함량으로 상기 두께에 걸쳐 제품을 포화시키고, 질화물 분리를 피할 수 있는 속도와 질소 압력으로 제품을 퀀칭(quenching)한 후, 질소 포화 성형 제품을 완성된 스틸 제품으로 기계 가공, 예를 들어, 절단하거나 드릴링하는 것을 포함한다. 제품이 질소로 포화되기 때문에, 후속 가공은 표면 처리에 국한되지 않고, 용액 질화(solution nitriding) 공정에 의해 얻어진 내식성을 파괴하지 않으면서 드릴링 및 절단을 가능하게하고, 질소에 의한 포화는 또한 고온 열처리에도 불구하고 코어 강도가 유지될 수 있게 한다.

WO 2012/146254는 WO 2006/134541과 유사한 방법을 개시하고 있다. 고온 질소 처리 이외에, 상기 방법은 처리된 합금에서 탄화물 또는 질화물이 형성되는 온도 미만의 온도에서 질소 또는 탄소를 용해시킴으로써 추가적인 경화를 포함하며, 이는 처리된 물질에서 팽창된 오스테나이트 또는 팽창된 마르텐사이트의 형성을 초래한다. 고온 및 저온 질화의 조합은 내식성을 유지하면서 고온에서 냉간 변형을 소멸시킴으로써 야기되는 강도의 손실을 보상할 수 있다.

스테인레스 스틸의 특정 응용에 있어서, 종래 기술의 방법에 의해 허용되는 것보다 더 특성을 조작하는 것이 바람직하다. 예를 들어 가스 파이프는 배관의 개별 섹션들 사이에 기밀하고 부식이 없는 접합(junction)이 필요하다. 본 발명의 목적은 스테인레스 스틸 합금의 개선된 조립 부품을 제공하는 것이다.

본 발명은 10 %(w/w) 이상의 크롬을 함유하는 철, 니켈 및/또는 코발트를 주성분으로하는 합금의 조립 부품에 관한 것으로, 상기 조립 부품은 내면 및 외면을 갖는 환형이고 0.1 mm 내지 5 mm 범위의 내부 표면 및 외부 표면 사이의 두께를 가지고, 합금은 0 μm 내지 100 μm 범위의 표면으로부터 깊이에서 250 HV_0.05 내지 370 HV_0.05 범위의 마이크로 경도(microhardness)를 제공하는 고용체 내의 질소 함량을 갖는다.

본 발명의 조립 부품은 예를 들어 고압 가스 파이프 등에 사용하기 위한 기밀 밀봉을 제공하기에 적합하다. 본 발명자는 놀랍게도 본 발명의 조립 부품이 냉간 변형, 즉 재결정화 온도 미만의 온도, 특히 주위 온도에서 외력에 의해 물질에 유도된 소성 변형에 노출될 때, 재료의 인장 강도는 고온 질소 용해 처리에 노출되지 않은 냉간 변형된 조립 부품에 대한 인장 강도보다 최대 3 배 더 높을 수 있다는 것을 알아 냈다. 개선된 인장 강도는 고압 가스 파이프를 밀봉하기 위한 조립 부품에 특히 유리하다. 따라서, 본 발명은 개선된 인장 강도의 내부식성 조립 부품을 제공한다.

본 발명의 효과는 조립 부품이 표면으로부터 0 μm 내지 100 μm 범위의 깊이에서 250 HV_0.05 내지 370 HV_0.05 범위의 마이크로 경도를 가질 때 관찰된다. 표면으로부터 0 μm 내지 100 μm 범위의 깊이에 있는 재료는 "경화 층"으로 지칭될 수 있지만, 경화 층은 또한 100 μm보다 더 큰 두께를 가질 수 있고, 마이크로 경도가 250 HV_0.05인 깊이가 경화 층의 두께를 정의할 수 있다. 예를 들어, 조립 부품은 표면 또는 표면 인접에서 350 HV_0.05의 마이크로 경도 및 180 HV_0.05 내지 220 HV_0.05 범위의 코어 경도를 가질 수 있으며, 경화 층의 두께는 마이크로 경도가 250 HV_0.05인 깊이에 상응하며, 이는 표면으로부터 200 μm 또는 300 μm 이상의 깊이일 수 있다. 100 μm 깊이의 마이크로 경도가 250 HV_0.05 미만인 경우, 즉 경화 층의 두께가 100 μm 미만인 경우 조립 부품은 냉간 변형에 노출된 후 기밀 밀봉을 제공할 수 없다. 마이크로 경도의 상부 범위는 다른 합금에 따라 달라질 수 있으며, 다른 실시 예에서 마이크로 경도는 표면으로부터 0 μm 내지 100 범위의 깊이에서 250 HV_0.05 내지 350 HV_0.05의 범위에, 예를 들어, 표면으로부터 0 μm 내지 100 μm 범위의 깊이에서 250 HV_0.05 내지 340 HV_0.05의 범위에 있다.

본 발명의 조립 부품, 특히 경화 층은 고용체 내에 질소 함량을 갖는다. 경화 층의 마이크로 경도는 질소의 함량과 상관 관계가 있으므로 질소 함량이 높을수록 경화 층의 마이크로 경도가 높아진다. 조립 부품의 마이크로 경도는 일반적으로 조립 부품의 표면에서 가장 높고, 더 깊은 곳에서 예를 들어, 100 μm 이상의 깊이에서 합금의 코어 마이크로 경도로 감소합니다.

바람직한 실시 예에서, 경화 층의 미세 경도는 280 HV_0.05 내지 320 HV_0.05의 범위, 예를 들어 표면으로부터 100 μm 깊이의 마이크로 경도는 280 HV_0.05입니다. 예를 들어, 표면으로부터 200 ㎛의 깊이에서 마이크로 경도는 250 HV_0.05 일 수있다.

일반적으로, 경화 층의 질소 함량은 0.1 %(w/w) 내지 0.8 %(w/w)의 범위일 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 질소 함량은 표면으로부터 0 μm 내지 100 μm의 범위의 깊이에서 0.1 %(w/w) 내지 0.8 %(w/w)의 범위에 있고, 특히, 표면으로부터 0 μm 내지 100 μm 범위의 깊이에서 0.4 %(w/w) 내지 0.8 %(w/w)의 범위에 있다. 본 발명자는 놀랍게도 본 발명의 효과가 질화물의 분리 지점까지의 질소 함량, 즉 최대 370 HV_0.05의 표면 경도, 보다 일반적으로 약 320 HV_0.05에 상응하는 0.8 %(w/w)까지 관찰되는 것을 알아냈다. 질소 함량이 0.8 %(w/w)를 초과하면 질화물 분리가 발생하고 조립 부품은 내식성이 아니다. 특히, 질소는 고용체 내에 있고 경화 층은 일반적으로 어떠한 질화물도 함유하지 않아서, 조립 부품은 질화물이 없으며, 이는 내식성을 보장하기 때문에 유리한 것으로 간주된다. 질소 함량은 0.1 %(w/w) 내지 0.8 %(w/w)의 범위에 있어야 한다. 바람직한 질소 함량 범위는 0.5 %(w/w) 내지 0.7 %(w/w)이다.

재료의 코어는 더 낮은 질소 함량을 가질 수 있다. 0.2 % (w/w)의 질소 함량은 일반적으로 220 HV_0.05의 마이크로 경도에 해당합니다. 본 발명의 조립 부품은 경화 층에 0.1 %(w/w) 내지 0.8 %(w/w), 특히 표면으로부터 0 μm 내지 100 μm 범위의 깊이에서 0.4 %(w/w) 내지 0.8 %(w/w)인 질소 함량을 가지는 것으로 간주될 수 있다.

실제 마이크로 경도는 또한 특정 합금에 의존하며, 250 HV_0.05의 마이크로 경도에 도달하기 위한 질소 함량은 합금마다 다를 수 있다. 질소 함량과 마이크로 경도 사이의 상관 관계의 결정은 당업자에게 알려져 있다. 표 1은 오스테나이트 계 AISI 308 스테인리스 강의 질소 함량과 마이크로 경도 사이의 상관 관계를 보여준다. 지시된 수준에서 질소로 포화된 샘플에 대해 표 1의 마이크로 경도를 측정하여, 질소 함량이 샘플의 두께에 걸쳐 균일하였다.

AISI 308 스테인리스 강의 질소 함량과 미세 경도의 상관 관계

질소 함량(%(w/w))	마이크로 경도 (HV0.05)
0.1 ± 0.01	199
0.2　±　0.02	215
0.3　±　0.03	222
0.4　±　0.04	233
0.5　±　0.05	250
0.6　±　0.06	273
0.7　±　0.07	289
0.8　±　0.08	308

특정 실시 예에서, 경도는 조립 부품의 두께, 예를 들어 두께에 걸쳐 균일하다. 예를 들어, 경도는 5 개 이상의 마이크로 경도 측정으로부터 결정된 평균을 가지며, 5 개 이상의 마이크로 경도 측정은 평균 경도로부터 최대 15 %까지, 예를 들어, 10%까지 벗어난다. 이 실시예에서, 질소 함량은 마찬가지로 최대 15 %의 두께에 대한 편차를 가지고, 예를 들어 조립 부품은 적어도 5 개의 측정으로부터 결정된 평균 질소 함량을 가지며, 적어도 5 개의 질소 측정에서 평균 질소 함량으로부터 최대 15 %까지, 예를 들어, 10%까지 벗어난다. 예를 들어, 평균 질소 함량은 0.1 %(w/w) 내지 0.8 %(w/w) 범위, 예컨대 0.5 %(w/w) 내지 0.7 %(w/w) 범위일 수 있다. 경도가 조립 부품의 두께에 걸쳐 균일할 때, 조립 부품은 두께에 걸쳐 질소로 포화된 것으로 간주될 수 있다.본 발명의 맥락에서, 용어 "포화" 및 이의 파생된 형태는 용해 온도에서의 처리 동안 질소 함량이 평형에 도달하여 재료의 두께에 대한 질소 함량의 편차가 최소가 되는, 15 % 이하, 또는 바람직하게는 10 % 이하가 되는 것을 의미한다. 실제 질소 함량은 용해 처리 동안에 용해 온도 및 N₂의 분압으로부터 제어될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서, 고용체 중의 질소 함량은 예를 들어 부품의 총 중량 중의 중량을 기준으로 0.3 %(w/w) ± 0.045 %(w/w)이며, 다른 실시 예에서, 고용체 중의 질소 함량은 예를 들어, 부품의 총 중량 중의 중량으로0.5 %(w/w) ± 0.075 %(w/w)이다. 추가의 실시 예에서, 고용체 중의 질소 함량은 부품의 총 중량의 0.35 %(w/w) ± 0.035 %(w/w), 0.4 %(w/w) ± 0.04 %(w/w), 0.45 %(w/w) ± 0.045 %(w/w), 0.50 % (w/w) ± 0.05 %(w/w), 0.55 %(w/w) ± 0.055 %(w/w) , 0.60 %(w/w) ± 0.06 %(w/w), 0.65 %(w/w) ± 0.065 %(w/w), 0.70 %(w/w) ± 0.07 %(w/w), 0.75 %(w/w) ± 0.075 %(w/w).

질소는 전형적으로 고온에서 합금에 용해되며, 다른 양태에서 본 발명은 본 발명의 조립 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은;

- 적어도 10 %(w/w) 크롬을 함유하는 철, 니켈 및/또는 코발트를 기본으로 한 합금의 부품을 제공하며, 상기 부품은 내부 표면과 외부 표면을 갖는 환형 형상을 가지며 내부 표면과 외부 표면 사이에 0.1 mm 내지 5 mm 범위의 두께를 가짐;

-상기 부품을 질소 함유 분위기에 배치하는 단계,

-상기 부품을 1000 ℃ 내지 1200 ℃의 용해 온도로 가열하는 단계,

-0.5 시간 내지 40 시간의 기간 동안 질소 함유 분위기에서 상기 용해 온도에서 상기 부품을 유지하는 단계,

-상기 용해 온도로부터 주변 온도로 냉각시켜 조립 부품이 60 초 이내에 900 ℃에서 500 ℃으로 냉각되도록 하는 단계.

상기 부품은 예를 들어 용해 온도로 예열된 질소 함유 분위기에 배치될 수 있다. 상기 부품은 주위 온도에 있거나, 상기 부품은 질소 함유 분위기에서 가열될 수 있다. 상기 부품을 예를 들어, 주위 온도로부터 불활성 분위기(e.g 아르곤 분위기에서 가열하는 것도 가능하다. 상기 부품이 어떻게 가열되는지에 관계없이, 용해 온도에서의 처리는 상기 부품의 합금에 형성된 질화물을 제거할 것이고, 용해 온도에서 합금에 용해된 질소는 퀀칭(quenching)로 인해, 고용체 내에 잔류할 것이다.질소를 포함하지 않는 불활성 기체(예를 들어, 아르곤)에서 부품을 용해 온도로 가열함으로써, 예를 들어 합금으로의 질소의 용해를, 예를 들어 용해 깊이에 대해, 보다 잘 제어할 수 있고, 경화 층의 두께가 제어될 수 있다.

상기 부품은 상기 부품의 질소 함량이 원하는 깊이에서 원하는 수준에 도달하기에 충분한 기간 동안, 즉 상기 부품의 마이크로 경도가 표면으로부터 0 μm 내지 100 μm 범위의 깊이에서 250 HV_0.05 내지 370 HV_0.05의 범위의 마이크로 경도 값을 달성하는 것을 보장하기에 충분한 기간 동안 질소 함유 분위기에서 용해 온도에서 유지된다. 용해 온도에서의 처리는 일반적으로 상기 부품의 두께에 걸쳐 상기 부품의 어닐링을 제공하여 상기 부품이 오스테나이트화(austenised)될 것이다. 이에 의해 상기 부품의 단면은 시각적으로 균일한 외관을 가질 것이다. 상기 부품으로의 질소의 용해는 상기 부품으로의 열 침투보다 느린 속도로 발생하여, 상기 부품이 질소 함량0.1 %(w/w) 미만의 질소 함량에 상응하는 150 HV_0.05 내지 220 HV_0.05 범위의 코어마이크로 경도를 가지고, 표면으로부터 0 μm 내지 100 μm 범위의 깊이에서 0.2 %(w/w) 내지 0.8 %(w/w), 특히 0.4 %(w/w) 내지 0.8 %(w/w)의 범위에 상응하는 250 HV_0.05 내지 370 HV_0.05 범위의 마이크로 경도를 가질 수 있다.

예를 들어, 용해 온도가 조립 부품의 두께에 관계없이 1050 ℃ 내지 1150 ℃의 범위에 있을 때, 0.5 시간의 지속 시간은 100 μm의 깊이에서 250 HV_0.05의 마이크로 경도를 제공하기에 충분할 것이다. 표면에서 또는 표면 근처에서 마이크로 경도는 전형적으로 0.5 시간 후에 280 HV_0.05 내지 320 HV_0.05의 범위에 있을 것이다. 지속 시간을 늘리면(예: 1 시간, 2 시간, 3 시간) 질소는 더 깊은 깊이까지 삽입될것이다. 예를 들어 미세 경도가 250 HV_0.05 인 깊이는 전형적으로 각각 약 150 μm, 약 200 μm 또는 약 250 μm 일 것이다.

1075 ℃ 내지 1125 ℃ 범위의 용해 온도에서, 예를 들어 약 1100 ℃ 에서, 스틸(steel)에서의 질소의 용해도는 용해 온도가 1125 ℃ 내지 1175 ℃의 범위에 있을 때보다 높은 것으로 간주되어, 질소가 더 빨리, 예를 들어, 1125 ℃ 이상의 온도에서보다 1075 ℃ 내지 1125 ℃의 용해 온도에서 더 짧은 시간에 더 깊은 깊이까지 용해될 수 있도록 한다. 따라서, 일 실시예에서, 용해 온도는 1075 ℃ 내지 1125 ℃의 범위, 예를 들어 1100 ℃이며 지속 시간은 적어도 0.5 시간입니다. 다른 실시예에서, 용해 온도는 예를 들어 1125 ℃ 내지 1175 ℃의 범위, 예를 들어 1150 ℃이며 지속 시간은 적어도 1 시간입니다.

통상의 기술자는 N₂의 분압, 원하는 질소 함량을 얻기 위해 필요한 온도 및 지속 시간을 예를 들어 Georgiev et al., Journal of Materials Science and Technology, Vol. 4, 1996, No. 4, pp. 28 및 Bashchenko et al, IzvestiyaAkademiiNauk SSSR. Metally, No. 4, 1985, pp. 173-178에 의해 설명된 바와 같이, 계산할 수 있다. 이들은 본 명세서에 참조에 의해 통합된다.

특정 실시 예에서, 상기 부품 중의 질소 함량은 질소 함유 분위기와 평형에 도달하게 된다. 이에 의해 상기 부품은 그 두께에 걸쳐 질소로 포화될 것이다. 평형 함량은 상기 부품의 총 중량의 0.1 %(w/w) 내지 0.8 %(w/w)의 범위일 것이고, 질소 함량은 상술한 바와 같이 상기 부품의 재료 두께에 걸쳐 예를 들어 15 %까지, 예를 들어, 10 %까지 벗어날 것이다. 실제 평형 함량, 즉 "포화 질소 함량"은 질소 함유 분위기에서 질소의 분압에 의존할 것이고, 질소 함량이 예컨대 상기 부품의 총 중량의 0.4 %(w/w) ± 0.04 %(w/w) 내지 0.8 %(w/w) ± 0.08 %(w/w) 범위로 조절될 수 있다. N₂의 분압과 합금에서 N의 포화 함량 사이의 상관 관계가 표 2에 요약되어 있다.

분압과 질소 포화 수준의 상관 관계

N2 분압(bar)	질소 포화 수준(%(w/w))
0.01	0.1 ± 0.01
0.05	0.2　±　0.02
0.1	0.3　±　0.03
0.3	0.4　±　0.04
0.4	0.5　±　0.05
0.6	0.6　±　0.06
0.9	0.7　±　0.07
1.1	0.8　±　0.08

질소 함유 분위기는 질소 함유 종(species)을 포함하는 한 자유롭게 선택될 수 있다. 질소 함유 분위기는 N₂를 포함하거나 N₂인 것이 바람직하다. 그러나, 용해 온도로 가열될 때 임의의 질소 함유 기체 종은 N₂ 및 다른 성분으로 분해될 것이며, 임의의 질소 함유 기체 종이 사용될 수 있다. 질소 함유 분위기는 탄소를 추가로 포함할 수있다. 예를 들어, 질소 함유 분위기는 질소 및 탄소를 모두 함유하는 가스 종을 포함하거나 이로 구성될 수 있거나, 질소 함유 분위기는 별도로 탄소를 포함하는 가스 종, 예를 들어 CO 또는 CO₂를 포함할 수 있다. N₂ 이외의 질소 함유 종을 사용하는 경우, 통상의 기술자는 질소 함유 종의 분압으로부터 용해 온도에서 N₂의 분압을 계산하는 것이 간단하다.

평형에 도달하는 소요 시간은 용해 온도 및 조립 부품의 두께에 따라 달라질 것이다. 평형에 도달하는 데 필요한 시간은 통상의 기술자에 의해 결정될 수 있지만, 전형적으로 3 시간 내지 40 시간의 범위, 예를 들어, 5 시간 내지 24 시간의 범위, 예를 들어, 10 시간 내지 15 시간의 범위, 또는 15 시간 내지 20 시간의 범위일 것이다.

또한, 0.5 시간 이상 동안 용해 온도에서의 처리는 임의의 질화물 및 합금에 탄소가 존재하는 경우, 탄화물이 용해되어, 질소, 및 선택적으로 탄소가 고용체에 있도록 보장할 것이다.

용해 온도에서의 용해 공정 후의 냉각은, 관련 합금에 대한 질화물 및 경우에 따라 탄소가 존재하는 경우 탄화물과 같은 침전의 형성 및 감작(sensitisation)의 경향 가장 큰 온도 간격에서 특히 신속하게, 예를 들어 60 초 이하의 기간에서 일어난다. 본 발명의 합금의 경우, 예를 들어 스테인리스 스틸인 경우, 특히 900 ℃에서 500℃의 간격에서 재료가 빨리 냉각되어야 한다는 것이 밝혀졌다. 일 실시 예에서, 부품은 60 초 이내에, 예를 들어 30 초 이내 또는 20초 이내에 900 ℃에서 500 ℃로 냉각된다. 이에 의해, 질화물 및 탄소가 존재하는 경우, 탄화물의 형성이 실질적으로 회피되며, 이는 크롬과 같은 스테인레스 스틸의 합금 원소와 반응할 수 있기 때문에 이점이 있다. 고용체로부터의 합금 원소의 고갈 및 이들의 질화물 및 탄화물로서의 결합이 억제되고 내식 특성이 유지된다. 일반적으로, 질소 함량이 높을수록 질화물 형성을 방지하기 위해 냉각이 더 빨라진다.

냉각은 임의의 냉각 방법, 예를 들어 가스 또는 액체에서 냉각시킴으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 부품은 용융된 염, 오일 또는 물 또는 수용액에서 냉각될 수 있다.

용해 단계는 N₂를 함유하는 가스(예: 피할 수 없는 불순물 이외의 다른 가스 없이 실질적으로 순수한 N₂를 함유하는 가스)에서 수행되며, 냉각 단계는 첫 번째 용해 단계에서 사용된 것과 동일한 기체일 수도 있다. 그러나, 냉각 단계에서 가스는 질소를 함유하지 않는 불활성 가스(질소가 없는 불활성 가스)인 것이 바람직하며, 아르곤이 특히 바람직하다. 본 발명의 맥락에서, "불활성 가스"는 합금 원소와 상호 작용하는 실질적인 양의 분자를 함유하지 않는 가스이며, 질소를 함유하지 않는 임의의 불활성 가스가 본 발명에서 고려되거나, 가스 혼합물이 고려된다.

질소를 함유하지 않는 불활성 가스가 냉각 단계에서 사용되는 경우, 본 발명의 방법은 다른 냉각 가스를 사용하여 얻은 내식성보다 우수하거나 다른 방법을 사용하여 냉각 단계가 수행될 때 더 우수한 내식성을 제공할 것이다. 특히, 질소를 함유한 가스는 불활성 가스에서의 냉각과 비교하여, 질소를 함유한 가스에서 냉각이 수행될 때 질화물의 형성을 가속화시키는 것으로 여겨지므로, 보다 강력하고 유연한 방법은 불활성 가스를 사용하는 냉각 단계로 제공된다. 질소가 없는 불활성 가스에서의 냉각은 또한 60 초보다 긴 냉각 시간을 허용 할 수 있지만, 바람직하게는 10 초 미만과 같이 30 초 미만에서 질소가 없는 불활성 가스를 냉각시키는 것이 바람직하다.

일 실시 예에서, 합금은 스테인레스 스틸, 오스테나이트 스테인레스 스틸, 마르텐사이트 스테인레스 스틸, 페라이트 스테인레스 스틸, 석출 경화성(PH) 스테인레스 스틸 또는 페라이트 오스테나이트 스테인레스 스틸을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 오스테나이트 스테인레스 스틸이 특히 바람직하다.

조립 부품이 기밀 밀봉을 제공하기 위해 사용될 때, 예를 들어 두 파이프 사이의 연결에서, 조립 부품은 또한 "페룰"로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 조립 부품, 예를 들어,페룰을 사용한 두 개의 가스 파이프의 조립체는 현장에서 전통적으로 사용되는 임의의 추가적인 부품을 포함할 수 있다. 조립 부품(예: "전방 페룰")은 본 발명의 다른 조립 부품(이는 "후방 페룰"로 지칭될 수 있음)과 함께 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 조립체는 전방 페룰, 또는 전방 페룰 및 후방 페룰을 포함할 수 있거나, 또는 조립 부품이 전방 페룰이거나 조립 부품이 후방 페룰일 수 있다. 조립체가 전방 페룰 및 후방 페룰을 포함하는 경우, 전방 페룰 및 후방 페룰은 모두 본 발명의 조립 부품일 수 있다. 전방 페룰 및 후방 페룰은 당 기술 분야에 공지되어 있다.

본 발명의 조립 부품은 내부 표면 및 외부 표면을 갖는 환형 형상을 가지며, 내부 표면과 외부 표면 사이의 두께는 0.1 mm 내지 5 mm의 범위이다. 두께가 0.1 mm 미만인 경우, 조립 부품은 조립 부품으로서 사용되기에 충분한 인장 강도를 갖지 않는다. 두께가 5 mm를 초과하면, 경화 층의 두께와 관련하여 증가된 인장 강도의 영향은 페룰로서 사용될 때 기밀 밀봉을 제공하지 않으며, 또한 고용체에서 질소 함량의 편차가 15 %의 편차 내에서 유지될 수 없다. 그리고, 재료의 특성은 두께에 걸쳐 균일하지 않을 것이다. 두께가 0.1 ㎜ 내지 5 ㎜의 범위에 있을 때, 경화 층은 조립 부품이 기밀 밀봉을 제공하기 위해 사용될 때, 특히 경도가 재료의 두께에 걸쳐 균일할 때 최적의 효과를 제공한다. 바람직한 실시 예에서, 내면과 외면 사이의 두께는 0.5 mm 내지 4 mm의 범위, 예컨대 1 mm 내지 3 mm의 범위, 예를 들어 1 mm 내지 3 mm의 범위, 예를 들어, 약 1 mm, 약 2 mm 또는 약 3 mm이다.

조립 부품의 환형 형상은 자유롭게 선택될 수 있으며, 마찬가지로 조립 부품의 단면은 원하는대로 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 조립 부품은 실린더 형상을 가질 수 있고 실린더 형상의 조립 부품의 재료의 단면은 직사각형 또는 삼각형일 수 있다. 일 실시 예에서, 조립 부품은 좁은 단부 및 넓은 단부를 형성하는 절두 원추형(frustoconical) 환형 형상을 갖는다. 조립 부품이 절두 원추형 형상을 가질 때, 조립 부품의 재료의 단면 형상은 직사각형일 수 있다. 바람직한 실시 예에서, 절두 원추형 조립 부품의 재료의 단면 형상은 삼각형의 좁은 단부가 절두체(frustocon)의 좁은 단부를 향한 삼각형이다.

가스 파이프 및 이와 유사한 용도의 경우, 합금이 내식성이어야 한다. 예를 들어, 합금은 내식성 표면을 가지고 있으며, 내식성을 제공하기 위해, 질소 및 존재한다면, 탄소를 제공하기 위해서는 고용체에 유지되어야 한다. 용해 온도에서의 처리는 합금에서 침전된 질화물 및 탄화물을 제거하고, 감작(sensitisation), 예를 들어, 질화물 및 탄소가 존재하는 경우 탄화물의 침전을 방지하기 위해, 질화물 및 탄소가 존재하면 탄화물의 침전을 방지하기 위해 조립 부품이 퀀칭된다. 즉 60 초 이내에 900 ℃에서 500 ℃로 냉각된다. 이 처리로 내식성이 보장된다. 그러나, 용해 온도에서의 처리는 어닐링 공정에 해당하고, 예를 들어 재료 내의 냉간 변형이 소멸되기 때문에 이전의 냉간 변형으로부터 얻어진 임의의 코어 강도가 감소된다. 본 발명의 조립 부품의 냉간 변형 후 관찰된 개선된 인장 강도는 유리하게는 0 ℃ 내지 200 ℃의 온도에서 수행될 수 있고, 냉간 변형은 0 ℃ 내지 200 ℃의 온도에서, 예를 들어, 100 ℃ 미만, 특히 주변 온도에서, 예를 들어 0 ℃ 내지 50 ℃ 범위의 온도에서. 수행되는 것이 바람직하다. 냉간 변형이 200 ℃ 이하, 예컨대 100 ℃ 이하의 온도, 예를 들어 주변 온도에서 수행되는 경우, 내부 튜브형 부재 및 외부 튜브형 부재를 갖는 조립 부품의 조립체는 조립 부품의 합금 및 내부 및 외부 튜브형 부재의 합금의 상이한 열 팽창 계수에 의해 야기되는 우려 없이 수행될 수 있다.

다른 양태에서, 본 발명은 본 발명의 조립 부품, 주변 표면을 갖는 내부 관형 부재 및 내부 표면을 갖는 외부 관형 부재의 조립체에 대한 것이다. 여기서, 조립 부품은 내부 관형 부재와 외부 튜브형 부재 사이에 위치되어 조립 부품의 내부면은 내부 관형 부재의 주변 표면과 접하고 조립 부품의 외부면은 외부 관형 부재의 내부 표면과 접한다. 본 발명의 임의의 조립 부품이 본 발명의 조립체에 사용될 수 있다. 관형 부재들은 원하는대로 임의의 관형 크기 및 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 관형 부재들은 직선형 실린더형 튜브일 수 있다. 내부 관형 부재 및 외부 관형 부재는 예를 들어 동일한 직경 또는 상이한 직경, 예를 들어, 내경 및 외경을 가질 수 있다.

바람직한 실시 예에서, 조립 부품은 내부 관형 부재와 외부 관형 부재 사이에 위치된 후에 냉간 변형된다. 예를 들어, 조립 부품은 내부 및 외부 관형 부재 사이에 위치될 수 있고, 내부 및 외부 관형 부재는 조립 부품을 냉간 변형시키기 위해 측면에서 반대 방향으로 회전된다. 이에 의해 조립 부품에 대해 유리하게 높은 인장 강도가 얻어지고 조립체를 위해 기밀 밀봉이 제공된다. 조립 부품은 크롬 함량이 높고 감작(sensitisation)이 없으며, 즉 조립 부품에 질화물 화합물이 없으므로 조립체는 부식에 강하다.

본 발명의 실시 예에서, 조립체는 각각의 부품들을 조립하기 위한 상보적인 나선형 나사산을 갖는 부품들을 갖는다. 예를 들어, 내부 관형 부재는 외부 나선형 나사산을 포함할 수 있고, 외부 관형 부재는 외부 나선형 나사산에 상보적인 내부 나선형 나사산을 포함할 수 있다. 상보적인 나선형 나사산은 각각의 부품들 사이의 더 단단한 조립을 보장하여, 본 발명의 부품에 의해 제공되는 기밀 밀봉의 시너지 효과를 제공한다. 부품들이 상보적인 나선형 나사산들을 포함할 때, 부품들은 각각의 부품의 회전을 용이하게 하는 외주 형상을 더 가질 수 있다. 예를 들어, 외주 형상은 다각형 예를 들어, 렌치 등으로 회전할 수 있는 정사각형 또는 육각형일 수 있다. 부품들이 회전을 용이하게하는 외주 형상 및 상보적인 나선형 나사산들을 갖는 경우, 각각의 부품들을 반대 방향으로 회전시킴으로써 조립 부품의 냉간 변형이 촉진된다.

내부 관형 부재는 외부 나선형 나사산을 포함할 수 있고 외부 관형 부재는 외부 나선형 나사산에 상보적인 내부 나선형 나사산을 포함할 수 있다. 내부 나선형 나사산이 있는 관형 부재 또는 부품은 "암 커넥터"라고 지칭되고, 외부 나선형 나사산이 있는 관형 부재 또는 부품을 "수 커넥터"라고 지칭될 수 있다. 본 발명의 조립체는 조립체를 조립하기 위한 임의의 추가 부재 또는 부품을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 조립체는 추가적인 수 커넥터 또는 추가적인 암 커넥터를 포함할 수 있거나, 조립체는 추가적인 수 커넥터 및 추가적인 암 커넥터를 모두 포함할 수 있다. 특정 실시 예에서, 내부 관형 부재는 수 커넥터이다. 다른 실시 예에서, 외부 관형 부재는 암 커넥터이다.

조립체는 원하는대로 추가 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조립체는 내부 및 외부 튜브형 부재와 조립 부품 사이의 개선된 상호 작용을 위한 추가적인 커넥터를 포함할 수 있다. 특정 실시 예에서, 외부 관형 부재는 예를 들어 외부 나선형 나사산을 포함한다. 외부 관형 부재는 수 커넥터이고, 조립체는 외부 나선형 나사산에 상보적인 내부 나선형 나사산을 갖는 커넥터, 즉 암 커넥터를 추가로 포함한다. 이 실시 예는 커넥터가 튜브형 부재와 독립적으로 회전될 수 있기 때문에 조립체의 조립을 단순화시킨다. 암 커넥터는 "너트"라고도 지칭될 수 있다.

다른 실시 예에서, 조립체는 동일할 수 있는 제1 및 제2 외부 나선형 나사산을 갖는 외부 관형 부재, 그리고 제1 및 제2 외부 나선형 나사산에 상보적인 내부 나선형 나사산들을 갖는 제1 및 제 2 커넥터를 가진다. 조립체는 본 발명의 추가적인 조립 부품을 더 포함한다. 이 실시 예는 예를 들어, 내부 관형 부재로서 2 개의 튜브들의 유연한 연결이 가능하게 한다. 외부 관형 부재와 제1 및 제2 커넥터는 모두 독립적으로 회전될 수 있고, 내부 관형 부재와 독립적으로 회전될 수 있기 때문이다.

다른 실시 예에서, 조립체는 추가의 또는 제2의 조립 부품을 포함하고, 제1 조립 부품은 또한 외부 관형 부재들이다. 이 실시 예에서, 제1 조립 부품은 "전방 페룰"이고, 제2 조립 부품은 "후방 페룰"이다.

내부 관형 부재 및 외부 관형 부재는 본 발명의 조립체가 제공될 수 있는 한, 예를 들어 내경 및 외경에 관해, 자유롭게 선택될 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 조립 부품은 내부 관형 부재의 외부 직경과 외부 관형 부재의 내부 직경 사이에 맞도록 선택된다. 예를 들어, 튜브들은 미국 표준 협회(American Standards Association)의 표준 또는 유럽 표준에 따라 적절한 임의의 직경을 가질 수 있다. 직경은 약 1 mm 이하일 수 있거나, 직경은 약 24"이상일 수 있다. 일 실시 예에서, 환형의 외경은 3 mm 내지 50 mm의 범위에 있고, 일 실시 예에서 환형은 2 mm 내지 500 mm의 축 방향 길이를 갖는다.

추가의 양태에서, 본 발명은 외부 관형 부재, 본 발명의 하나 이상의 조립 부품들 및 커넥터를 포함하는 부품 키트에 관한 것이다. 외부 관형 부재는 외부 나선형 나사산을 갖고, 커넥터는 외부 관형 부재의 외부 나선형 나사산에 상보적인 내부 나선형 나사산을 갖는 것이 바람직하다. 부품 키트가 하나 이상의 조립 부품들을 포함하는 경우, 제1 조립 부품은 전방 페룰일 수 있고 추가 조립 부품은 후방 페룰일 수 있다.

다양한 실시 예들에서의 특징들의 조합이 또한 고려되고, 다양한 특징들, 세부 사항들 및 실시 예들가 다른 실시 예들로 결합될 수 있음을 이해해야 한다. 특히, 본 발명의 방법에 관한 모든 정의들, 특징들, 세부 사항들 및 실시 예들은 명시 적으로 설명되지 않은 본 발명의 조립 부품의 실시 예와 관련이 있고 그 반대도 고려된다. 마찬가지로, 조립 부품의 임의의 실시 예가 본 발명의 조립체의 임의의 실시 예에 사용될 수 있다. 조립 부품의 임의의 실시 예가 부품 키트에 포함될 수 있고, 본 발명의 임의의 조립체도 마찬가지로 부품 키트에 관련된다.

도면에 대한 참조는 본 발명을 설명하는 역할을하며, 특징들을 도시된 특정 실시 예들로 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

이하에서, 본 발명은 실시 예 및 개략적 인 도면을 참조하여보다 상세하게 설명 될 것이다.
도 1은 본 발명의 조립체의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 조립체의 분해도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 조립체를 도시한다.
도 4는 본 발명의 조립 부품의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 조립 부품의 마이크로 경도 프로파일을 도시한다.
도 6은 본 발명의 조립 부품의 마이크로 경도 프로파일을 도시한다.
도 7은 본 발명의 조립 부품의 마이크로 경도 프로파일을 도시한다.

본 발명은 조립 부품 및 조립 부품을 제조하는 방법에 관한 것이며, "부품"이라는 용어가 본 명세서에서 사용될 때, 이는 본 발명의 조립 부품 또는 본 발명의 방법에서 처리되는 부품을 지칭할 수 있다. 조립 부품의 임의의 실시 예는 본 발명의 방법에서 생산될 수 있다. 다른 양태에서, 본 발명은 본 발명의 조립 부품을 포함하는 조립체에 관한 것이다. 본 발명의 임의의 조립 부품이 본 발명의 조립체에 포함될 수 있지만,이 조립체는 또한 본 발명이 아닌 부품을 포함할 수 있다. 또 다른 양태에서, 본 발명은 조립 부품을 포함하는 부품 키트에 관한 것이다.

부품은 10 %(w/w) 이상의 크롬, 예를 들어 크롬을 함유하는 철, 니켈 및/또는 코발트에 기초한 합금으로 구성된다. 크롬이 10.5 %(w/w) 이상인 철계 합금이며, 크롬 함량은 부품의 표면에 산화물층이 형성되는 것을 제공한다. 산화층은 내식성을 제공하고, 적어도 10 % 크롬을 함유하는 철, 니켈 및/또는 코발트에 기초한 합금은 패시브(passive) 합금으로 지칭될 수도 있다. 합금 또는 금속과 관련하여 용어 "패시브(passive)"은 보호 산화물 층을 갖는 합금으로 이해되어야한다. 패시브 합금은 자기 부동태화되거나 합금이 적용되는 공정의 결과로 부동 태화될 수 있다. 자기 부동태 합금 그룹에 속하는 것은 그러한 합금 원소(예를 들어, Cr, Ti, V)를 함유하는 합금, 예를 들어 본질적으로 10.5 %(w/w) 이상의 Cr을 함유하는 철계 합금인 스테인리스 스틸을 포함하는 산소에 강한 친화력을 갖는 합금들이다. 또한, 부품은 10 %(w/w) 바나듐 또는 10 %(w/w) 티타늄 또는 10 %(w/w)의 크롬, 바나듐 및 티타늄의 임의의 조합을 함유하는 합금일 수 있는 것으로 고려된다.

달리 언급되지 않는 한, 합금에서 금속 원소 또는 비금속 원소와 관련한 백분율은 중량 기준이며 %(w/w)로 표시된다. 본 발명의 조립 부품이 평균 경도로부터 최대 15 %를 벗어나는 마이크로 경도를 가질 때, 조립 부품은 조립 부품의 두께 및 백분율에 대해 균일한 질소 함량을 가지며, 백분율, %(w/w)는 총 재료의 중량에 의한다. 그러나, %(w/w)로 표현된 백분율이 경화 층에 대해 언급될 때, 백분율은 경화 층의 중량을 기준으로 한다. 일반적으로, 합금의 질소 함량은 측정의 바로 주변에 대해 측정될 것이며, 따라서 이 측정은 경화 층의 질소 함량을 나타낸다. 달리 언급되지 않는 한, 기체 혼합물의 조성은 원자 기준이며 백분율 또는 ppm(parts per million)으로 제공될 수 있다. 합금 또는 가스의 조성과 관련하여, 이것이 구체적으로 언급되지 않더라도 피할 수 없는 불순물이 존재할 수도 있다.

본 발명의 관점에서 "합금 원소(alloying element)"는 합금에서 금속 원소 또는 비금속 원소를 지칭할 수 있다. 특히, 본 발명의 방법에서 관련 합금은 예를 들어 현재 존재하는 질소 및 탄소와 함께 질화물 및/또는 탄화물을 형성할 수 있는 원소, 예를 들어, 금속 원소를 포함한다. 본 발명의 방법은 유리하게는 조립 부품, 예를 들어 합금 원소의 질화물 및 탄화물이 없는 질소 포화 부품, 상에 경화 층을 제공한다. 그러나, 본 발명에서 합금은 질화물 및/또는 탄화물을 형성할 수 있는 단일 금속 원소만을 포함할 수 있는 것으로 고려된다. 합금은 또한 반금속(semi-metallic) 원소, 금속간(inter-metallic) 원소 또는 비금속(non-metallic) 원소와 같은 다른 원소들을 포함할 수 있다. 질화물 및/또는 탄화물을 형성할 수 있는 합금 원소는 전형적으로 합금 원소와 함께 패시브 산화물 층의 형성으로 인해 합금에 내식성을 제공하는 금속 원소일 수 있다. 본 발명의 맥락에서 사용되는 용어 "질화물" 및 "탄화물"은 각각 합금 원소와 질소 및 탄소 사이에 형성된 질화물 및 탄화물을 지칭한다. 예시적인 질화물은 크롬 질화물, CrN 또는 Cr₂N이지만, "질화물" 및 "탄화물"이라는 용어는 크롬을 갖는 질화물 및 탄화물로 제한되지 않는다.

용어 "감작(sensitisation)"은 예를 들어 스테인레스 스틸의 크롬과 같이 표면 상에 보호 산화물 층을 형성하기 위해 달리 이용되는 하나 이상의 합금 원소와의 반응에 의해 질소 또는 탄소가 각각 질화물 및 탄화물을 형성한 것으로 이해된다. 감작이 일어날 때, 고용체에서 크롬과 같은 합금 원소의 자유 함량이 더 이상 완전한 보호 산화물 층을 유지하기에 충분하지 않은 레벨로 낮아지게 되고, 이는 부식 특성이 열화됨을 의미한다.

본 발명의 방법에서, 부품은 1000 ℃ 이상의 용해 온도에서 처리된다. 1000 ℃ 이상의 온도는 또한 탄화물 및/또는 질화물에 대한 용해도 온도 이상의 온도로 지칭될 수 있다. 용어 "탄화물 및/또는 질화물에 대한 용해성 온도"는 질화물/탄화물이 불안정하고 이미 형성된 질화물/탄화물이 용해되는 온도를 이해하는 것으로 이해되어야한다. 일반적으로, 질화물 및/또는 탄화물을 형성할 수 있는 금속 합금 원소를 포함하는 합금은 질소 및 탄소가 각각 존재할 때 질화물 및/또는 탄화물이 형성될 수 있는 온도 간격을 가질 것이다. 따라서, 이 온도 이상에서는 질화물 및 탄화물이 형성되지 않고 이미 형성된 질화물/탄화물이 용해된다. 질화물 또는 탄화물이 존재하는 경우, 즉 감작(sensitisation)이 발생한 경우, 이들 탄화물은 일반적으로 감작된 금속을 오스테나이트화 온도 이상의 온도에 노출시킴으로써만 제거 될 수 있다. 또한, 합금에서 이미 형성된 질화물 또는 탄화물은 저온에서 제거될 수 없지만, 이러한 합금은 상기 온도 간격 미만의, 질화물 및 탄화물이 형성되지 않는 온도를 가진다.

용해 온도는 또한 부품의 합금의 오스테나이트화 온도에 해당할 수 있다. "오스테나이트화 온도(austenisation temperature)"는 전형적으로 탄화물을 용해시키기 위해 합금을 열처리 할 때 사용되는 온도이고, "오스테나이트화 온도"는 "탄화물에 대한 용해성 온도"에 대응할 수 있다. 오스테 나이트화 온도에서 합금은 오스테나이트 상이다. 스틸 합금이 페라이트에서 오스테나이트로 상을 변화시키는 온도는 일반적으로 오스테나이트화 온도보다 다소 낮은 온도에 있다.

용어 "냉간 변형"(또한 "냉간 가공"이라고도 함)은 재료의 재결정 온도 미만의 온도에서 외부 힘에 의해 재료에 유도된 소성 변형을 이해해야한다. 냉간 변형은 단조, 압출, 성형, 연신, 프레싱 또는 롤링과 같은 임의의 형상 변화에 의해 또는 이들 공정의 조합에 의해 제공될 수 있다.

본 발명의 맥락에서, 경도는 일반적으로 DIN EN ISO 6507 표준에 따라 측정 된 HV0.05이다. 달리 언급되지 않으면, 단위 "HV"는 따라서 이 표준을 지칭한다. 경도는 단면에 대해 기록될 수 있으며 측정 깊이와 관련하여 기록될 수 있다. 단면에서 기록된 경도는 본 발명의 맥락에서 "마이크로 경도"로 지칭된다. 일반적으로, 마이크로 경도 측정은 약 5 μm의 재료를 필요로 하므로 두께가 100 μm인 재료에 대해 다중 마이크로 경도 측정이 가능하다. 본 발명의 일 실시 예에서, 평균 마이크로 경도 및 평균 마이크로 경도와의 편차를 결정하기 위해 적어도 5 개의 마이크로 경도 측정이 기록된다. 최소 5 개의 마이크로 경도 측정이 기록될 때, 이는 관심있는 평균 마이크로 경도에 대한 관련 두께에 걸쳐 기록되어야 한다. 예를 들어, 적어도 5 개의 마이크로 경도 측정은 재료의 중심 근처의 측정, 재료의 각 표면 근처의 1 개의 마이크로 경도 측정 및 재료의 중심과 표면 사이의 2 개의 마이크로 경도 측정을 포함할 수 있다. 마이크로 경도의 측정은 일반적으로 약 ± 10 %의 불확실성을 가지므로 평균 경도로부터 최대 10 %의 편차를 제공하는 마이크로 경도 측정이 균일한 재료를 나타내는 것으로 간주된다. 그러나, 마이크로 경도 측정은 평균 마이크로 경도의 결정에 포함되지 않아야 하고 평균 미세 경도와의 편차에 대해 고려되지 않아야하는 특이치(outlier)를 나타낼 수 있다. 통상의 기술자는 특이치를 식별하는 방법을 알게 될 것이다.

본 발명의 맥락에서 "깊이"는 표면으로부터의 거리이다. 경도가 단면에서 기록될 때, 측정은 적용된 압력의 방향에 대해 균질한 샘플을 나타내는 것으로 간주됩니다. 대안적으로, 경도는 표면에서의 측정으로부터 얻어질 수 있고, 따라서 측정은 여러 상이한 경도 값, 즉 상이한 깊이에서의 평균을 나타낼 수 있다. 본 발명의 맥락에서, 약 1 μm의 깊이에서 단면에 기록된 경도 측정은 재료 표면의 실제 경도를 제공하는 것으로 간주된다. 그러나, 질소가 표면으로부터 용해되어 최대 15 %의 두께에 걸쳐 최대 15 %의 편차를 가질 수 있다는 사실의 효과로서, 경도는 일반적으로 표면 경도를 포함하여 조립 부품의 단면에 걸쳐 균일할 수 있다.

본 발명의 조립체의 단면도는 도 1에 도시되어 있으며, 조립체의 분해도가 도 2에 도시되어 있다. 도 1 및 도 2는 제1 외부 나선형 나사산(21)과 제2 외부 나선형 나사산(22)을 갖는 외부 관형 부재(2)와 제2 외부 나선형 나사산(22)과 내부 관형 부재(3) 사이에서 절두 원추형(frustoconical) 형상을 갖는 조립 부품(1)을 도시하고; 내부 관형 부재(3)의 단부(31)는 도 1에 도시되어 있다. 내부 관형 부재(3)는 직선형 원통형 튜브이다. 조립체는 또한 외부 나선형 부재(2)의 제1 외부 나선형 나사부(21)에 상보적인 내부 나선형 나사산(도시되지 않음)을 갖는 커넥터 (4)를 구비한다. 따라서, 외부 튜브형 부재(2)는 "수 커넥터"이고, 커넥터(4)는 "암 커넥터"이다. 도 1에서는 조립체가 조립되었지만 도 2에서는 조립체가 조립되지 않았다. 도 2a에서는 조립체의 부품들이 조립되지 않지만 도 2b에서는 부품들이 부분적으로 조립되어 있다. 따라서, 도 2b에서, 조립 부품(1)은 내부 튜브형 부재(3)의 주변 표면이 조립 부품(1)의 내부 표면과 맞닿도록 내부 튜브형 부재(3)에 장착된다. 도 1의 조립체는 후방 페룰(back ferrule)(11)을 더 갖는다. 후방 페룰(11) 또한, 본 발명의 조립 부품이다.

따라서, 조립체는 외부 관형 부재(2)와 커넥터(4)를 서로를 향해서 서로 접촉시키고 외부 관형 부재(2)와 커넥터(4)를 서로 반대 방향으로 회전시킴으로써 조립된다. 예를 들어, 외부 관형 부재(2)는 고정되고 커넥터(4)가 회전하거나 그 반대일 수 있거나, 또는 외부 관형 부재(2)와 커넥터(4) 모두가 회전 방향이 반대로 회전될 수 있다. 조립시, 외부 관형 부재(2)의 제1 외부 나선형 나사산(21)은 커넥터(4)의 내부 나선형 나사산에 나사 결합되어 조립 부품(1)을 냉간 변형시키고 기밀 밀봉을 제공한다. 외부 관형 부재(2)의 외부 나선형 나사산(22)은 조립 부품 및 제2 외부 나선형 나사산(22)에 상보적인 내부 나선형 나사산을 갖는 커넥터를 갖는 추가의 관형 부재(도시되지 않음)와 결합될 수 있다. 외부 관형 부재(2) 및 커넥터(4)는 모두 육각형 외주 형상(23, 41)을 가지며, 이는 표준 렌치를 사용하여 회전될 수 있다.

후방 페룰(back ferrule)(11)을 갖는 본 발명의 조립체의 일부가 도 3에 도시되어 있다. 따라서,도 3a는 조립 부품(1) 및 후방 페룰(11), 내부 관형 부재(3) 및 커넥터(4)를 도시한다. 도 3b는 조립 부품(1) 및 후방 페룰(11), 외부 관형 부재(2) 및 커넥터(4)를 사시도로 도시한다. 본 발명의 조립체는 도 3에 도시되지 않은 부분들을 적절히 포함하는 것으로 이해되어야한다.

실시 예들

실시 예 1

내부 표면과 외부 표면 사이의 두께가 1.50 mm 인 AISI 316 스테인리스 스틸의 환형 부품가 제공되었다. 환형 부품은 1150 ℃까지 가열되었고, 1050 ℃의 용해 온도에서 분압 0.5 bar로 N₂의 대기에 노출시켰다. 지속 시간은 4 시간이었다. 환형 부품을 5 bar의 아르곤에서 주변 온도로 퀀칭(quenching)하여 조립 부품을 제공 하였다.

처리된 조립 부품의 단면을 노출시키고 마이크로 경도 프로파일을 측정하였다. 조립 부품의 단면 사진이 도 4에 도시되어 있다. 도 4는 조립 부품의 재료가 완전히 오스테나이징되고 어떠한 질화물 또는 결정 구조가 없다는 것을 보여준다. 마이크로 경도 프로파일은 도 5에 도시되어 있는데, 이는 경화 층이 100 μm 이상의 깊이까지 연장되었고, 그 지점에서, 마이크로 경도가 약 260 HV_0.05임을 나타낸다. 조립 부품은 약 190 HV_0.05의 코어 마이크로 경도를 가졌다.

실시 예 2

지속 시간을 6 시간으로 증가시켜 실시예 1의 공정을 변형시켰다. 이에 의해, 300 μm의 깊이에서 마이크로 경도가 약 250 HV_0.05이기 때문에, 300 μm의 경화 층이 명백한 도 6에 도시된 바와 같이 질소가 더 깊은 깊이로 삽입되었다. 지속 시간을 8 시간으로 증가시킴으로써, 코어 마이크로 경도를 약 240 HV_0.05로 증가시키기에 충분한 질소가 조립 부품의 두께를 통해 용해되었다. 이 코어 마이크로 경도는 0.4 %(w/w)의 질소 함량에 해당한다.

실시 예 3

내부 표면과 외부 표면 사이의 두께가 1.50 mm 인 AISI 316 스테인리스 스틸의 환형 부품이 제공되었고, 실시예 1의 공정이 반복되었지만 조립 부품의 두께에 걸쳐 질소로 조립 부품을 포화시키기 위해 8 시간 동안 지속되었다. N₂의 분압은 1.1 bar였으며, 이는 조립 부품에서 약 0.8 %(w/w)의 질소 함량에 상응하는 310 ± 30 HV_0.05의 마이크로 경도를 제공하였다. 경도 프로파일은 도 7에 나타나 있다.

Claims (27)

1. 기밀 밀봉(gas tight seal)을 제공하기 위한 조립 부품(assembly component)으로서,
   10 %(w/w) 이상의 크롬을 함유하는 철, 니켈 및 코발트에 기초한 오스테나이트계 합금, 10 %(w/w) 이상의 크롬을 함유하는 철 및 니켈에 기초한 오스테나이트계 합금, 10 %(w/w) 이상의 크롬을 함유하는 철 및 코발트에 기초한 오스테나이트계 합금, 또는 10 %(w/w) 이상의 크롬을 함유하는 철에 기초한 오스테나이트계 합금이고, 내부 표면 및 외부 표면을 갖는 환형 형상을 가지며 0.1mm 내지 5mm 범위의 내부 표면과 외부 표면 사이의 두께를 가지며, 상기 오스테나이트계 합금이 표면으로부터 0 μm 내지 100 μm 범위의 깊이에서 250 HV_0.05 내지 370 HV_0.05 범위의 마이크로 경도를 제공하는 고용체 내의 질소 함량을 가지는 조립 부품.
2. 제1항에 있어서,
   상기 마이크로 경도는 표면으로부터 0μm 내지 100μm의 깊이에서 280 HV_0.05 내지 320 HV_0.05의 범위인 조립 부품.
3. 제1항에 있어서,
   상기 조립 부품의 두께에 걸쳐 280 HV_0.05 내지 320 HV_0.05 범위의 평균 마이크로 경도(적어도 5 개의 마이크로 경도 측정으로부터 계산됨)를 가지며, 상기 적어도 5 개의 마이크로 경도 측정은 평균 경도로부터 최대 15%까지 벗어나는 조립 부품.
4. 제1항에 있어서,
   질화물 화합물이 없는 조립 부품.
5. 조립 부품의 제조 방법으로서,
   - 10 %(w/w) 이상의 크롬을 함유하는 철, 니켈 및 코발트에 기초한 오스테나이트계 합금, 10 %(w/w) 이상의 크롬을 함유하는 철 및 니켈에 기초한 오스테나이트계 합금, 10 %(w/w) 이상의 크롬을 함유하는 철 및 코발트에 기초한 오스테나이트계 합금, 또는 10 %(w/w) 이상의 크롬을 함유하는 철에 기초한 오스테나이트계 합금의 조립 부품을 제공하는 단계, 상기 조립 부품은 내부 표면과 외부 표면을 갖는 환형 형상을 가지며 0.1mm 내지 5mm 범위의 내부 표면과 외부 표면 사이의 두께를 가짐;
   - 상기 조립 부품을 질소 함유 분위기에 배치하는 단계;
   - 상기 조립 부품을 1000 ℃ 내지 1200 ℃의 온도로 가열하는 단계;
   - 3 시간 내지 40 시간의 기간 동안 0.01 bar 내지 1.1 bar 범위의 질소 분압을 갖는 질소 함유 분위기에서 상기 온도에서 상기 조립 부품을 유지하는 단계;
   - 상기 조립 부품을 상기 온도로부터 주변 온도까지 냉각시켜 상기 조립 부품이 60 초 이내에 900 ℃에서 500 ℃로 냉각되도록 하는 단계;를 포함하는 조립 부품의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 조립 부품의 질소 함량은 질소 함유 분위기와 평형에 도달하는 조립 부품의 제조 방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 질소 함유 분위기는 카본을 더 포함하는 조립 부품의 제조 방법.
8. 제5항에 있어서,
   - 주변 표면을 갖는 내부 관형 부재 및 내부 표면을 갖는 외부 관형 부재를 제공하는 단계;
   - 상기 조립 부품의 내부 표면이 상기 내부 관형 부재의 주변 표면에 접하고 상기 조립 부품의 외부 표면이 상기 외부 관형 부재의 내부 표면에 접하도록 상기 내부 관형 부재와 상기 외부 관형 부재 사이에 상기 조립 부품을 배치시키는 단계;
   - 상기 내부 관형 부재와 상기 외부 관형 부재 사이에 상기 조립 부품을 배치시킨 후 상기 조립 부품을 냉간 변형시키는 단계;를 더 포함하는 조립 부품의 제조 방법.
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 조립 부품(assembly component), 주변 표면을 갖는 내부 관형 부재 및 내부 표면을 갖는 외부 관형 부재의 조립체(assembly)로서,
   상기 조립 부품의 내부 표면이 상기 내부 관형 부재의 주변 표면에 접하고 상기 조립 부품의 외부 표면이 상기 외부 관형 부재의 내부 표면에 접하도록 상기 조립 부품이 상기 내부 관형 부재와 상기 외부 관형 부재 사이에 배치되는 조립체.
10. 제9항에 있어서,
    상기 조립 부품은 상기 내부 관형 부재와 상기 외부 관형 부재 사이에 배치된 후에 냉간 변형된 조립체.
11. 외부 관형 부재, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 조립 부품들 및 커넥터를 포함하는 부품 키트(kit of parts).
12. 제11항에 있어서,
    상기 외부 관형 부재 및 상기 커넥터는 상기 외부 관형 부재 및 상기 커넥터의 회전을 용이하게 하는 외부 원주 형상(outer circumferential shape)을 가지는 부품 키트.
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