KR20050087773A - 꼬임특성이 개선된 고강도, 저열팽창 합금 및 합금선 - Google Patents

꼬임특성이 개선된 고강도, 저열팽창 합금 및 합금선 Download PDF

Info

Publication number
KR20050087773A
KR20050087773A KR1020050074311A KR20050074311A KR20050087773A KR 20050087773 A KR20050087773 A KR 20050087773A KR 1020050074311 A KR1020050074311 A KR 1020050074311A KR 20050074311 A KR20050074311 A KR 20050074311A KR 20050087773 A KR20050087773 A KR 20050087773A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
alloy
less
thermal expansion
high strength
low thermal
Prior art date
Application number
KR1020050074311A
Other languages
English (en)
Inventor
테츠로 카리야
타츠로 이소모토
타이찌로 니시카와
시니치 기타무라
Original Assignee
산요오도꾸슈세이꼬 가부시키가이샤
스미토모덴키고교가부시키가이샤
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 산요오도꾸슈세이꼬 가부시키가이샤, 스미토모덴키고교가부시키가이샤 filed Critical 산요오도꾸슈세이꼬 가부시키가이샤
Publication of KR20050087773A publication Critical patent/KR20050087773A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C21D8/065—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/52—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 저처짐 전송선(transmission line)용 심선(core wire) 재료로 사용하기 위한, 개선된 꼬임특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금 및 합금선에 관한 것이다. 개선된 꼬임특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금은, 질량기준으로, 탄소: 0.1 ~ 0.4%, 바나듐: 0.5 % 초과 ~ 3.0%, 및 니켈: 25 ~ 50% 및 나머지의 철과 피할 수 없는 불순물로 이루어지며, 2≤바나듐/탄소≤9의 식으로 표현되는 요건을 만족시킨다. 상기 합금은 추가로, 질량기준으로, 실리콘: 2.0% 이하, 망간: 2.0% 이하, 크롬: 3.0%이하, 및 코발트:10% 이하로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 한가지를 포함할 수 있다. 상기 합금은 추가로, 질량기준으로, 붕소:0.05% 이하, 칼슘: 0.05% 이하, 및 마그네슘: 0.05% 이하로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 한가지를 포함할 수 있다. 상기 합금은 추가로, 질량기준으로, 알루미늄, 몰리브덴, 티탄, 니오브, 탄탈, 지르코늄, 하프늄, 텅스텐, 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 한가지를 총 5% 이하로 포함할 수 있다. 합금선은 상기 합금 중 어느 하나를 이용하여 생산된다.

Description

꼬임특성이 개선된 고강도, 저열팽창 합금 및 합금선{HIGH STRENGTH, LOW THERMAL EXPANSION ALLOY HAVING IMPROVED TWISTING PROPERTIES AND WIRE OF SAID ALLOY}
본 발명은, 예를 들면 저처짐(low-sag) 전송선용 심선(core wire) 재료로 사용하기 위한 개선된(우수한) 꼬임특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금, 및 합금선에 관한 것이다.
지금까지, 내열 알루미늄 합금의 꼬임선 형태의 고가(高架) 전송선에 심선으로서 철선이 주로 사용되어져 왔다. 또한, 최근 증가된 전력수요에 대처하기 위해,송전량의 증가가 요구된다. 그러나, 송전량이 증가되는 경우, 기존 철선은 높은 열팽창계수로 인해 전선에 처짐 문제가 나타난다. 이 문제를 극복하기 위해, 열팽창계수가 낮은 인바르(Invar) 합금이 처짐을 감소시키고, 그것에 의해 송전량을 증가시키기 위한 심선 재료로 사용되고 있다. 이 경우, 인바르 합금은 최종적으로 얇은 꼬임선으로 사용되므로, 인바르 합금은 높은 인장강도와 고도로 안정하게 유지될 수 있는 우수한 꼬임 특성을 가져야만 한다.
상기 관점에서, 고강도 저열팽창 합금이, 예를 들면 일본특허공고 21622/1991와 21623/1991 및, 일본특허 제2968430에서 제안되어졌다. 특히, 일본특허공고 21622/1991에는 탄소: 0.1% 초과 ~ 0.3% 미만, 코발트: 0.1% ~ 0.5 미만%, 및 구리:0.1% ~ 7.0% 이하이고, 코발트+구리: 0.8 % 이하로 이루어진 고강도 저열팽창 합금이 기재되어 있고, 상기 합금은 추가로 니켈+코발트+구리: 38.8%~ 50.0%의 요건을 충족시키는 양의 니켈과, 실리콘, 망간 및 크롬으로부터 선택된 적어도 한가지 1.0 %이하, 및 몰리브덴, 티탄, 바나듐, 지르코늄, 니오브, 하프늄, 탈탄 및 텅스텐 중 선택되는 적어도 한가지 0.20% ~ 4.0%를 함유하며, 나머지는 실질적으로 철로 이루어진다.
일본특허공고 21623/1991은 탄소: 0.1% 초과 ~ 0.3% 미만과 구리: 0.1% ~ 7.0%, 니켈+구리: 35.0 ~ 50.0 % 의 요건을 충족하는 양의 니켈을 함유하며, 실리콘, 망간 및 크롬으로부터 선택된 적어도 한가지 1.0 % 초과 ~ 5.0%, 및 티탄, 니오브, 바나듐, 지르코늄, 탈탄, 텅스텐, 하프늄, 및 알루미늄 중 선택되는 적어도 한가지 4.5% 이하로 이루어지며, 나머지는 실질적으로 철로 이루어져 있는 고강도 저열팽창 합금을 기재한다. 일본특허 2968430는, 중량 기준으로, 탄소: 0.1% ~ 0.4%, 실리콘: 0.2 % ~ 1.5%, 망간: 0.1% ~ 1.5%, 니켈: 33% ~ 42%, 코발트: 5.0 % 이하, 크롬: 0.75 % ~3.0%, 바나듐: 0.2% ~3.0 %, 붕소: 0.003% 이하, 산소 0.003% 이하, 알루미늄 0.1 % 이하, 마그네슘 0.1 % 이하, 티탄: 0.1 % 이하, 및 칼슘: 0.1 % 이하, 나머지의 실질적으로 철 및 피할 수 없는 불순물로 이루어지며, 1.0 % ≤바나듐+크롬≤5.0%의 식으로 표현되는 요건을 만족하는 것으로 이루어지는 고강도, 저열팽창 합금을 기재한다.
한편, 종래의 고강도 합금선이, 예를 들면 일본특허 공개공보 279945/1994 및 346193/1994에 기재되어 있다. 일본특허 공개공보 279945/1994는 주로 오스테나이트상으로 이루어진 구조를 갖고 가공유도 마르텐사이트상을 함유하는 고강도 저열팽창 합금선을 기재하며, 상기 합금선은, 중량 기준으로, 탄소: 0.06 ~ 0.50%, 코발트: 65% 이하, 니켈: 30% 이하로 이루어지며, 코발트+니켈: 25 ~ 65%이고, 나머지는 주로 철로 이루어진다.
일본특허 공개공보 346193/1994는 오스테나이트 상 및 가공유도 변태에 의해 형성된 마르텐사이트상의 적어도 2개의 상을 갖는 고강도 저열팽창 합금선을 기재하며, 상기 합금선은, 중량 기준으로, 탄소: 0.06 ~ 0.05%, 실리콘: 1%이하, 망간: 2% 이하, 니켈: 25 ~ 30 %, 코발트: 2 ~ 16.3%로 이루어지고, 52-(5/3)니켈 ≤코발트≤58-(5/3)니켈의 식으로 표현되는 요건을 충족시키며, 바나듐, 티탄, 니오브, 탄탈, 하프늄, 및 지르코늄 중에서 선택되는 1 종 1% 이하 또는 2 종 총 1% 이하 및 피할 수 없는 불순물로 이루어진다.
일본특허공고 21622/1991 및 21623/1991에 기재된 상기 종래의 기술에서, 필요에 따라, 바나듐이 다수의 강화 원소중 하나로서 첨가될 수 있다. 그러나, 꼬임 특성에 관하여 기타 원소들의 첨가에 대한 바나듐 첨가의 우수성은 특별히 기재되어있지 않다. 일본특허 2968430는 꼬임 특성에 관한 기타 원소들의 첨가에 대한 바나듐 첨가의 우수성을 기재한다. 그러나, 상기 특허에 기재된 합금은, 저처짐 전송선용 심선 재료로 사용될 때, 높은 인장강도, 우수한 꼬임 특성, 및 저열팽창 모두를 매우 안정하게 유지하기에는 여전히 불충분하다.
일본 특허공개공보 279945/1994 및 346193/1994에 기재된 종래의 기술들은 가공유도 마르텐사이트 변태를 이용한다. 그러나, 이들 공보에 기재된 재료들을 사용하여 생산된 합금선들은 코발트가 약 10% 존재함에 따른 고비용 문제를 포함한다. 또한, 이들 재료들에서 비록 가공유도 마르텐사이드 변태에 의해 인장강도가 개선되지만 열팽창계수가 증가하고, 그 결과 불리하게도 꼬임 특성이 열화된다.
본 발명자들은 선행기술의 상기 문제점들을 해결하고자 광범위하고 집중적인 연구를 하였고, 그 결과 시효(aging) 강화원소로서의 탄소와 바나듐의 함량비(V/C; 바나듐/탄소)의 조절, 및 크롬이 함유되는 경우에는 V/Cr(바나듐/크롬)의 비의 조절에 의해 선행기술의 상기 문제들을 해결할 수 있음을 발견하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 높은 인장강도, 우수한 꼬임 특성 및 저열팽창등 각각 매우 안정하게 유지될 수 있는 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 바나듐-함유 철-니켈-기재 합금을 이용한 고강도, 저열팽창 합금선을 제공하는 것으로, 상기 선은 1300 MPa 이상, 바람직하게 1400 MPa 이상의 인장강도, 및 우수한 꼬임특성, 즉 20 회/100D 이상, 바람직하게 60 회/100D 이상을 갖는다.
본 발명은 다음과 같이 요약된다.
(1)질량 기준으로,
탄소: 0.1 ~ 0.4 %
바나듐: 0.5 초과 ~ 3.0%, 및
니켈: 25 ~ 50 %을 포함하며,
2≤바나듐/탄소≤9의 식으로 표현되는 요건을 충족시키고,
나머지의 철과 피할 수 없는 불순물로 이루어진, 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금.
(2)상기 항목(1)에 따른 합금으로, 질량 기준으로 실리콘: 2.0% 이하, 망간 : 2.0% 이하, 크롬: 3.0 % 이하 및 코발트: 10% 이하로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 한가지를 추가로 포함하는 고강도 저열팽창 합금.
(3)항목 (1) 또는 (2)에 따른 합금으로, 0.5 ≤바나듐/크롬인 고강도 저열팽창 합금.
(4)상기 (1) 내지 (3)중 어느 하나의 항목에 따른 합금으로, 37 질량% ≤니켈+코발트≤40 질량%인 고강도 저열팽창 합금.
(5)상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 항목에 따른 합금으로, 질량기준으로, 붕소: 0.05% 이하, 칼슘 0.05% 이하, 및 마그네슘: 0.05% 이하로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 한가지를 추가로 포함하는 고강도 저열팽창 합금.
(6)상기 (1) 내지 (5)중 어느 하나의 항목에 따른 합금으로, 질량기준으로, 알루미늄, 몰리브덴, 티탄, 니오브, 탄탈, 지르코늄, 하프늄, 텅스텐, 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 한가지를 총 5 질량% 이하로 추가로 포함하는 고강도 저열팽창 합금.
(7)상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 항목에 따른 고강도, 저열팽창 합금을 사용하여 제조된, 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선.
(8)상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 항목에 따른 고강도 저열팽창 합금을 사용하여 제조되고, 인장강도 1300 MPa 이상, 꼬임값 20 회/100D 이상의 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선. 단, 여기서 D는 최종 선직경.
(9)상기 항목 (7) 또는 (8)에 따른, 0.8% 이상의 신장율을 갖는 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선.
(10)15 ~ 100 ℃범위의 온도에서 두지점 사이의 평균 선팽창 계수가 3 ×10-6 /℃ 이하이고 (15 ~ 100 ℃), 15 ~ 230 ℃범위의 온도에서 두 지점 사이의 평균 선팽창 계수가 4 ×10-6/℃ 이하이고 (15 ~ 230 ℃), 100 ~ 240 ℃범위의 온도에서 두 지점 사이의 평균 선팽창 계수가 4 ×10-6/℃ 이하이고 (100 ~ 240℃), 230 ~ 290 ℃범위의 온도에서 두 지점간의 평균 선팽창 계수가 11 ×10-6/℃ 이하 (230 ~ 290℃)인 특성 요건을 만족시키는 상기 항목 (7) ~ (9)중 어느 하나에 따른 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선.
(11)상기 항목 (7) 내지 (10)중 어느 하나의 항목에 따른, 알루미늄 코팅 또는 아연도금된, 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 열팽창 합금선.
본 발명의 구현예
본 발명에 따른 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도, 저열팽창 합금의 화학 조성의 제한 이유를 기재할 것이다. 다음에서, 합금의 성분비율 중 "%"라는 표현은 다른 언급이 없는 한 질량%이다.
탄소: 0.1 ~ 0.4 %
탄소는 고체용액 강화와 탄화물 석출강화를 통해 재료를 강화하는데 필요한 원소이다. 그러나, 탄소함량이 초과하면, 꼬임 특성이 열화되며 선팽창 계수가 증가한다. 그러므로, 탄소 함량은 0.1 ~ 0.4 %로 제한된다.
바나듐: 0.5 % 초과 ~ 3.0 %
바나듐은 탄화물의 석출강화를 통해 재료를 강화하는데 필요한 원소이다. 또한, 바나듐은 조(coares) 탄화물의 입자간 석출을 억제하고 미세 입자내 탄화물의 석출을 촉진한다. 그러므로, 바나듐은 꼬임 특성을 향상시키기에 알맞다. 그러나, 바나듐의 함량이 초과되면, 꼬임 특성이 열화되고 선팽창 계수가 증가한다. 그러므로, 바나듐 함량은 0.5 초과 ~ 3.0 %로 제한된다.
니켈: 25 ~ 50 %
니켈은 저열팽창을 실현하기 위해 필수적이며, 니켈의 함량은 25 ~ 50 %로 제한된다.
2 ≤바나듐/탄소(V/C)≤9
V/C 는 본 발명의 가장 큰 특징이다. 바나듐 함량이 탄소 함량과 비교하여 극히 낮으면, 석출강화가 불충분하다. 또한 이 경우, 고체용액 중의 탄소량이 증가하며 선팽창 계수가 증가한다. 또한, 바나듐 함량이 탄소 함량과 비교하여 극단적으로 크면, 선팽창 계수가 증가하고, 추가로 꼬임 특성이 열화된다. 따라서, V/C 비율은 2 ≤V/C/≤9 , 바람직하기는 3 ≤V/C ≤5로 제한된다.
실리콘: 2.0 % 이하
실리콘은 재료를 강화하기 위해 필요하다. 그러나 많은 양의 실리콘을 첨가하면 선팽창 계수가 증가한다. 그러므로, 실리콘 함량의 상한값은 2.0 %로 제한된다.
망간: 2.0 % 이하
망간은 탈산제이며 추가로 재료를 강화하는데 사용된다. 그러나 망간을 다량으로 첨가하면 선팽창 계수를 증가시킨다. 그러므로, 망간 함량의 상한치는 2.0 %로 제한된다.
크롬: 3.0 % 이하
크롬은 재료를 강화하는데 유용하다. 그러나 크롬을 다량으로 첨가하면 선 팽창계수를 증가시킨다. 그러므로, 크롬 함량의 상한치는 3.0 %로 제한된다.
0.5 ≤바나듐/크롬(V/Cr)
V/Cr에 관하여, 크롬 함량이 바나듐의 함량과 비교하여 지나치게 많으면 조 크롬계 탄화물과 조 바나듐-크롬계 복합 탄화물이 생성되어 꼬임 특성이 열화된다.꼬임 특성이 추가로 매우 안정하게 유지되어야 하는 경우, V/Cr 비율은 0.5 ≤V/Cr이 바람직하며, 0.9 ≤V/Cr이 더욱 바람직하다.
코발트: 10 % 이하
코발트는 많은 경우, 원료중에 피할 수 없는 불순물로서 함유된다. 의도적으로 첨가되는 경우, 코발트는 니켈과 함께 선팽창 계수를 감소하는데 유용하다. 그러나, 다량의 코발트를 첨가하면 비용이 증가된다. 그러므로, 코발트 함량의 상한치는 10 %로 제한된다.
37% ≤니켈(Ni) + 코발트(Co) ≤40%
재료가 저처짐 전송선용 심선 재료로 사용되는 경우, 재료는 실온에서 약 300 ℃까지의 온도 범위 전체에 걸쳐 평균적으로 낮은 선팽창 계수를 가져야 한다. 그러므로, 니켈과 코발트의 총함량은 37 % ≤Ni + Co ≤40 %으로 제한된다. 필요에 따라, 니켈과 코발트의 총함량은 37.5 % ≤Ni + Co ≤39 %이다.
붕소: 0.05% 이하
붕소는 열간작업성을 향상시키는데 유용하다. 그러나, 다량의 붕소를 첨가하면 인성(靭性)이 열화된다. 그러므로, 붕소 함량의 상한치는 0.05%이다.
칼슘: 0.05% 이하, 및 마그네슘: 0.05 % 이하
칼슘과 마그네슘은 재료의 인성을 향상시키기 위해 황과 같은 불순물들을 고정하는 작용을 하는 원소들이다. 그러나 이들 원소들을 다량으로 첨가하면 인성이 열화된다. 그러므로, 칼슘 함량과 마그네슘 함량 각각의 상한치는 0.05 %이다.
알루미늄, 몰리브덴, 티탄, 니오브, 탄탈, 지르코늄, 하프늄, 텅스텐, 및 구리로부터 선택되는 한가지의 함량 또는 적어도 두가지의 총 함량은 5 % 이하이다.
알루미늄, 몰리브덴, 티탄, 니오브, 탄탈, 지르코늄, 하프늄, 텅스텐, 및 구리는 재료의 강화에 유용하다. 그러나 이들 원소들을 다량으로 첨가하면 재료의 연성과 열팽창 특성이 열화된다. 그러므로, 이들 원소들의 총함량의 상한치는 5 % 이하이다.
본 발명에 따른 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금은 1300 MPa 이상의 인장강도와 20 회/100D 이상의 꼬임값을 갖는다. 인장강도가 1300 MPa보다 작으면, 전선으로서 필요한 장력이 공급될 수 없고, 처짐을 어려움 없이 원하는 수준으로 감소시킬 수 없으며, 즉, 용량을 증가시키는 것이 어렵게 된다. 꼬임값이 20 회/100D 보다 작으면, 선의 꼬임은 선의 절단 등을 발생시키며, 그러므로 선으로서의 신뢰성이 상실된다. 그러므로, 고강도 저열팽창 합금선은 1300 MPa 이상의 인장강도 및 20 회/100D 이상의 꼬임값을 가져야 한다. 그 밖에, 바람직하게 본 발명에 따른 향상된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선은 0.8% 이상의 신장율을 갖는다. 신장율이 0.8 %보다 작은 경우, 선가공시 선의 절단 등이 발생하므로 합금선을 신뢰할 수 없다. 상기 이유로, 신장율은 0.8 %이상으로 제한된다.
그 밖에, 본 발명에 따른 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도, 저열팽창 합금선은 바람직하기는 선팽창 계수가, 15 ~ 100 ℃의 온도범위의 두 지점 사이의 평균 선팽창 계수가 3 ×10-6/℃ 이하이고(15 ~ 100℃), 15 ~ 230 ℃의 온도범위의 두 지점 사이의 평균 선팽창 계수가 4 ×10-6/℃ 이하이고(15 ~ 230 ℃), 100 ~ 240 ℃의 온도범위의 두 지점 사이의 평균 선팽창 계수가 4 ×10-6/℃ 이하이고(100 ~ 240 ℃), 및 230 ~ 290 ℃의 온도범위의 두 지점 사이의 평균 선팽창 계수가 11 ×10-6/℃ 이하(230 ~ 290 ℃)인 요건을 만족시킨다. 선팽창 계수가 상기 범위보다 클때, 원하는 수준의 처짐을 얻을 수 없어 용량 증가가 불가능해 진다.
본 발명에 따른 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금은 바람직하게 합금 표면에 내부식성 덮개를 갖는다. 덮개는 생산성 관점에서 알루미늄 코팅 또는 아연 도금이 바람직하다. 그러나, 동일 수준의 내부식성을 갖는 다른 덮개들도 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금은 바람직하게 다음과 같이 생산된다. 주조 및 압연을 완료한 후, 면적감소율 30 ~ 90%로 냉간가공 및 450 ~ 750 ℃의 온도범위에서의 열처리를 순차적으로 실시한 다음, 30 ~ 99%의 면적감소율로 냉간가공을 실시한다. 압연을 완료한 후 면적감소율 30 ~ 90%로 냉간가공을 하는 이유는, 냉간가공에 의한 변형이 존재하는 상태에서 적절한 온도로 열처리할 때, 효과적인 석출강화가 실행될 수 있기 때문이다. 면적 감소율이 30 % 미만일 때, 이 효과는 불충분하며 면적 감소율이 90%를 넘으면 생산비용이 증가한다.
냉간가공 후의 열처리는 석출강화와 변형 회복을 목적으로 실시된다. 열처리 온도가 450 ℃ 미만이면, 효과적인 석출강화가 수행되지 않는다. 다른 한편, 열처리 온도가 750 ℃를 초과하면, 초과 시효와 재결정 때문에 강도저하가 일어난다. 열처리는 꼬임 특성을 열화시키는 스케일(scale)을 생성한다. 스케일을 제거하기 위해, 필링 단계 또는 필링 단계와 동일한 효과를 달성할 수 있는 단계가 열처리 후 제공될 수 있다. 열처리 후 냉간가공이 30 ~ 99%의 면적감소율로 실시되는 이유는 상기 냉간가공이 가공경화를 제공할 수 있기 때문이다. 면적감소율이 30 % 미만이면, 의도된 효과가 불충분하며, 면적감소율이 99%를 초과하면 꼬임 특성과 신장율과 같은 인성이 열화된다.
실시예
다음의 실시예들은 본 발명을 구체적으로 설명한다.
표 1에 나타낸 원소들과 통상적인 불순물들을 포함하는 본 발명의 합금강(alloy of steel)과 비교 강들을 용융공정에 의해 생산하였다. 그 다음, 본 발명의 강(steel) 번호 1에서 12 및 비교 강 번호 24에서 30까지에 대해, 직경 12 mm까지 선봉 압연을 실시하고, 선봉을 51%의 면적감소율로 즉, 직경 8.4mm까지 신선(wire drawing)하였다. 선들을 650 ℃에서 열처리한 다음, 직경 8.0 mm으로 껍질을 벗겼다(필링). 최종적으로 86%의 면적 감소율, 즉 직경 3.0mm 까지 신선하여 함금선을 제조하였다. 본 발명의 강 번호 13 에서 23 및 비교 강 번호 31 에서 33에 대해, 직경 16 mm 까지 선봉 압연을 실시하고, 선봉을 72%의 면적감소율로 즉, 직경 8.4mm 까지 신선하였다. 선들을 580 ℃에서 열처리 후, 직경 8.0 mm까지 껍질을 벗겼다(필링). 최종적으로, 면적감소율 92%로, 즉 직경 2.2mm 까지 신선하여 합금선을 제조하였다.
이들 재료에 대해 인장강도, 신장율, 꼬임특성 및 열팽창 특성을 조사하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 인장강도와 신장율에 관하여, 직경이 3.0 또는 2.2 mm 이고 게이지 길이가 250 mm 인 인장시험 조각을 사용하였다. 열팽창 특성에 관하여, 직경 3.0 mm 또는 2.2 mm ×길이 10 mm 인 시편을 유도가열로 가열하거나 또는 냉각시키고, 길이의 변화를 동력변압기로 측정하였다. 꼬임특성에 대해, 직경이 3.0 mm이고 길이가 300 mm(직경보다 100배 큰)이거나 또는 직경이 2.2mm 이고 길이가 220mm 인(직경보다 100배 큰) 합금선의 한 말단을 고정시키고, 절단되는데 필요한 꼬임 회수를 세기 위해 절단시까지 꼬았다. 꼬임 회수로 꼬임값을 측정하였다. 그 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 합금선은 인장강도가 1300 MPa 이상, 바람직하기는 1400 MPa 이상까지 증가하는 경우에도, 우수한 꼬임특성, 신장율 및 낮은 선팽창 계수를 가졌다.
상기와 같이, 인장강도가 1300 MPa 이상, 바람직하기는 1400 MPa이상인 경우에도, 2≤바나듐/탄소≤9의 식으로 표현된 요건을 만족시키는 본 발명에 따른 바나듐-함유 고강도 저열팽창 합금을 사용하여 생산된 합금선들은 우수한 꼬임 특성, 즉 20회/100 D 이상, 심지어 100 회/100D 이상의 꼬임값을 가졌다. 그밖에, 어느 가공유도 마르텐사이트도 발생하지 않으므로, 본 발명의 합금선은 우수한 효과를 가지며, 즉 선팽창 계수가 낮다.

Claims (9)

  1. 합금을 사용하여 제조된, 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선으로, 상기 합금은:
    질량을 기준으로
    탄소: 0.1 내지 0.4 %
    바나듐: 0.5 % 초과 3.0 % 이하, 및
    니켈: 25 내지 40 %를 포함하되,
    2≤바나듐/탄소≤9, 0.9≤바나듐/크롬(크롬이 함유되는 경우), 및 37 %≤니켈+코발트≤40 %(코발트가 함유되는 경우)로 표시되는 요건을 충족시키고,
    나머지는 철과 피할 수 없는 불순물로 이루어지는 합금인, 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선.
  2. 합금을 사용하여 제조되고, 인장강도가 1300 MPa 이상, 꼬임값이 20 회/100D 이상(여기서 D는 최종 선직경)인 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선으로, 상기 합금은:
    질량을 기준으로
    탄소: 0.1 내지 0.4 %
    바나듐: 0.5 % 초과 3.0 % 이하, 및
    니켈: 25 내지 40 %를 포함하되,
    2≤바나듐/탄소≤9, 0.9≤바나듐/크롬(크롬이 함유되는 경우), 및 37 %≤니켈+코발트≤40 %(코발트가 함유되는 경우)로 표시되는 요건을 충족시키고,
    나머지는 철과 피할 수 없는 불순물로 이루어지는 합금인, 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 합금은 질량 기준으로, 실리콘 2.0% 이하, 망간 2.0% 이하, 크롬 3.0 % 이하, 및 코발트 10% 이하로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분을 더 포함하는 것인 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 합금은 붕소 0.05 질량% 이하, 칼슘 0.05 질량% 이하, 및 마그네슘 0.05 질량% 이하로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분을 더 포함하는 것인 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 합금은 추가로 알루미늄, 몰리브덴, 티탄, 니오브, 탄탈, 지르코늄, 하프늄, 텅스텐, 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 성분을 총 5 질량% 이하로 포함하는 것인, 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 0.8% 이상의 신장율을 갖는 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 선팽창 계수가, 15 ~ 100 ℃ 온도 범위에서 두지점간의 평균 선팽창 계수가 3 ×10-6 /℃ 이하(15 ~ 100 ℃)이고, 15 ~ 230 ℃ 온도 범위에서 두 지점간의 평균 선팽창 계수가 4 ×10-6/℃ 이하(15 ~ 230 ℃)이고, 100 ~ 240 ℃ 온도 범위에서 두 지점간의 평균 선팽창 계수가 4 ×10-6/℃ 이하(100 ~ 240℃)이고, 그리고 230 ~ 290 ℃ 온도 범위에서 두 지점간의 평균 선팽창 계수가 11 ×10-6/℃ 이하(230 ~ 290℃)인 특성 요건을 만족하는, 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 알루미늄 코팅되거나 또는 아연 도금된, 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 면적감소율 30 ~ 90%로 냉간가공, 450 ~ 750 ℃의 온도범위에서의 열처리를 순차적으로 실시한 다음, 면적감소율 30 ~ 99%로 냉간가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 개선된 꼬임 특성을 갖는 고강도 저열팽창 합금선.
KR1020050074311A 2001-03-02 2005-08-12 꼬임특성이 개선된 고강도, 저열팽창 합금 및 합금선 KR20050087773A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2001-00058301 2001-03-02
JP2001058301A JP3842053B2 (ja) 2001-03-02 2001-03-02 捻回特性に優れた高強度低熱膨張合金およびその合金線

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020009934A Division KR20020070815A (ko) 2001-03-02 2002-02-25 꼬임특성이 개선된 고강도, 저열팽창 합금 및 합금선

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060137467A Division KR20070009960A (ko) 2001-03-02 2006-12-29 꼬임특성이 개선된 고강도, 저열팽창 합금선

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050087773A true KR20050087773A (ko) 2005-08-31

Family

ID=18918043

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020009934A KR20020070815A (ko) 2001-03-02 2002-02-25 꼬임특성이 개선된 고강도, 저열팽창 합금 및 합금선
KR1020050074311A KR20050087773A (ko) 2001-03-02 2005-08-12 꼬임특성이 개선된 고강도, 저열팽창 합금 및 합금선
KR1020060137467A KR20070009960A (ko) 2001-03-02 2006-12-29 꼬임특성이 개선된 고강도, 저열팽창 합금선
KR1020070048747A KR20070057747A (ko) 2001-03-02 2007-05-18 꼬임특성이 개선된 고강도 저열팽창 합금 및 합금선

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020009934A KR20020070815A (ko) 2001-03-02 2002-02-25 꼬임특성이 개선된 고강도, 저열팽창 합금 및 합금선

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060137467A KR20070009960A (ko) 2001-03-02 2006-12-29 꼬임특성이 개선된 고강도, 저열팽창 합금선
KR1020070048747A KR20070057747A (ko) 2001-03-02 2007-05-18 꼬임특성이 개선된 고강도 저열팽창 합금 및 합금선

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP3842053B2 (ko)
KR (4) KR20020070815A (ko)
DE (1) DE10208855B4 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3871894B2 (ja) * 2001-03-12 2007-01-24 山陽特殊製鋼株式会社 延性に優れた高強度低熱膨張合金の製造方法
FR2855185B1 (fr) * 2003-05-21 2006-08-11 Usinor Fil metallique en alliage fe-ni ayant une grande resistance mecanique et un faible coefficient de dilatation thermique, pour cables haute tension, et procede de fabrication
JP6372348B2 (ja) * 2014-02-27 2018-08-15 新日鐵住金株式会社 低熱膨張合金
CN105132823B (zh) * 2015-09-15 2017-12-22 重庆材料研究院有限公司 含Cr高强度定膨胀合金
JP6822238B2 (ja) * 2016-03-22 2021-01-27 日本製鉄株式会社 低熱膨張合金
JP6822237B2 (ja) * 2016-03-22 2021-01-27 日本製鉄株式会社 低熱膨張合金
JP6812460B2 (ja) * 2017-04-19 2021-01-13 山陽特殊製鋼株式会社 高強度低熱膨張合金
CN110546292B (zh) * 2017-04-19 2022-04-19 山阳特殊制钢株式会社 高强度低热膨胀合金线
JP7218605B2 (ja) * 2018-03-16 2023-02-07 日本製鉄株式会社 低熱膨張合金及びその製造方法
JP6831489B1 (ja) * 2020-08-06 2021-02-17 住友電気工業株式会社 鉄合金、鉄合金線、及び鉄合金撚線
CN114107838A (zh) * 2020-09-01 2022-03-01 宝武特种冶金有限公司 一种高强度因瓦合金线材及其制造方法
CN114107829A (zh) * 2020-09-01 2022-03-01 宝武特种冶金有限公司 一种高强度低膨胀因瓦合金线材
CN114752846A (zh) * 2021-01-08 2022-07-15 宝武特种冶金有限公司 一种高强度因瓦合金线材及其制备方法
CN114807765B (zh) * 2022-05-05 2022-11-01 东南大学 一种高强度低膨胀系数的因瓦合金及其制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2553330A (en) * 1950-11-07 1951-05-15 Carpenter Steel Co Hot workable alloy
GB708820A (en) * 1951-03-29 1954-05-12 Carpenter Steel Co Improvements in alloys
DE1024719B (de) * 1951-04-16 1958-02-20 Carpenter Steel Company Warmverformbare Legierungen
GB1410732A (en) * 1973-05-04 1975-10-22 Int Nickel Ltd Low expansion alloys
JPS5631345B2 (ko) * 1972-01-27 1981-07-21
JPS55122855A (en) * 1979-03-12 1980-09-20 Daido Steel Co Ltd High strength low thermal expansion alloy
JPH0660369B2 (ja) * 1988-04-11 1994-08-10 新日本製鐵株式会社 鋳造過程或いはその後の熱間圧延過程で割れを起こし難いＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼
JPH06346193A (ja) * 1993-06-10 1994-12-20 Hitachi Metals Ltd 高強度低熱膨張合金
JPH06279945A (ja) * 1993-03-26 1994-10-04 Hitachi Metals Ltd 高強度低熱膨張線およびその製造方法
JP2968430B2 (ja) * 1994-02-17 1999-10-25 山陽特殊製鋼株式会社 高強度低熱膨張合金
US6165627A (en) * 1995-01-23 2000-12-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Iron alloy wire and manufacturing method
JPH0941100A (ja) * 1995-08-03 1997-02-10 Res Inst Electric Magnetic Alloys Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ基合金およびその製造法ならびにストレインゲージ

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070057747A (ko) 2007-06-07
KR20020070815A (ko) 2002-09-11
JP3842053B2 (ja) 2006-11-08
DE10208855B4 (de) 2013-01-03
KR20070009960A (ko) 2007-01-19
JP2002256395A (ja) 2002-09-11
DE10208855A1 (de) 2002-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20050087773A (ko) 꼬임특성이 개선된 고강도, 저열팽창 합금 및 합금선
JP3838216B2 (ja) オーステナイト系ステンレス鋼
CN110168124B (zh) 双相不锈钢及其制造方法
JP2002537486A (ja) 耐熱オーステナイトステンレス鋼
WO2007056036A2 (en) High strength corrosion resistant alloy for oil patch applications
JP2023526739A (ja) 高強度耐高温腐食性マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法
EP1446509B9 (en) Duplex stainless steels
KR102634503B1 (ko) 열간 압연 강 및 그 제조 방법
WO2007123164A1 (ja) 内燃機関用ピストンリング材
EP4177369A1 (en) Austenitic stainless steel and manufacturing method thereof
US8293379B2 (en) Quenchable steel sheet having high hot press workability and method of manufacturing the same
CZ402497A3 (cs) Feritická ocel, způsob její výroby a její použití
CN111448326B (zh) 具有优异的热加工性的通用铁素体不锈钢及其制造方法
JP3746877B2 (ja) 耐食性とばね特性にすぐれたばね用ステンレス鋼線
KR101746404B1 (ko) 내식성 및 가공성이 향상된 린 듀플렉스 스테인리스강 및 이의 제조 방법
CN114080463B (zh) 高强度钢板及其制造方法
JPH07228947A (ja) 高強度低熱膨張合金
KR20190066734A (ko) 내식성이 우수한 고경도 오스테나이트계 스테인리스강
JP2819906B2 (ja) 室温および高温強度に優れた工具用Ｎｉ基合金
KR101554771B1 (ko) 고연성 린 듀플렉스 스테인리스강.
JPH10245656A (ja) 冷鍛性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼
JP3520109B2 (ja) 高強度亜鉛めっき鋼線およびその製造方法
CN114829658B (zh) 加工性优异的高强度钢板及其制备方法
JPH0382739A (ja) 熱間加工性と耐食性に優る２相ステンレス鋼
KR102021277B1 (ko) 기계적 특성 및 내식성이 우수한 탄질소 오스테나이트계 스테인리스강

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
A107 Divisional application of patent
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
B601 Maintenance of original decision after re-examination before a trial
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20061227

Effective date: 20071129