KR20190065242A - 니켈-크로뮴-철-기반 주조 합금 - Google Patents

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Abstract

예를 들어, 회전 섬유 형성 공정에 의해 용융 유리의 섬유를 형성하기 위한 원심 스피너와 같은 용융 유리와 접촉하는 부품을 제조하는데 사용하기 적합한 신규한 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금이 제공된다. 이러한 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금은 용융 유리와 접촉하는 부품을 제조하는데 사용하기 적합하고, 질량 퍼센트로, 15-30% Cr, 15-30% Fe, 2.5-5.0% Co, 3.0-6.0% W, 0.0-2.0% Ti, 0.5-2.5% Nb, 0.5-2.0% Mo, 및 0.5-1.2% C를 함유하고, 나머지가 니켈 및 불가피적 불순물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

니켈-크로뮴-철-기반 주조 합금
본 발명은 용융 유리에 대해 탁월한 기계적 강도 및 내식성을 갖는 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금에 관한 것이다. 본 발명에 따른 합금은, 예를 들어 회전 섬유화 공정에서 용융 유리를 섬유로 분해하기 위한 원심 스피너와 같은, 용융 유리와 같은 고온 액체 무기 물질과 접촉하는 부품의 제조, 바람직하게는 주조에 사용하기 위한 재료로서 특히 적합하다.
유리 산업에서, 유리 섬유는 1000-1200℃ 범위의 고온에서 스피너의 회전에 의해 제조된다. 따라서 이 경우의 합금은 높은 응력, 고온 산화 및 부식 공격을 동시에 받는다. 유리 제품의 품질을 보장하고 비용을 줄이기 위해, 스피너 합금은 산화, 유리 부식 및 고온 크리프에 대한 탁월한 내성을 가지면서 저비용과 같은 바람직한 특징을 또한 가져야 한다.
고온에서 상기 언급한 특징을 충족시키기 위해, 고온 내성의 코발트 (Co) 및 니켈 (Ni) 합금이, 예를 들어 회전 섬유화 공정에서 용융 유리를 섬유화하기 위한 원심 스피너 내에서, 용융 유리와 접촉하는 부품의 제조에 전형적으로 사용되는 것이 일반적인 경우이다. 이러한 합금은, 예를 들어 특허 문헌 6 및 7에 개시되어 있다.
한편, 복수의 Co-Cr-기반 합금 및 Ni-Cr-기반 합금이 특허 문헌 1-5에 개시되어 있다. Ni-기반 합금은 Ni가 Co보다 훨씬 덜 비싸기 때문에 경제적인 관점에서 Co-기반 합금보다 우수하다. 예를 들어, 현재 (2016년 7월) 금속 거래 가격에 따르면, 1 kg의 Ni은 가격에서 1 트로이 온스 (약 31 g)의 Co와 비슷하다.
그러나, 이러한 종래의 Co-기반 합금 및 Ni-기반 합금은 다량의 Ni, Co, W 및 다른 고-융점 원소를 함유한다. 이것은 Co-기반 합금 및 Ni-기반 합금을 고가로 만들면서 또한 주조에 의해 대형 부품을 균일하게 제조하는 것을 어렵게 한다.
따라서 용융 유리와 접촉하는 부품의 제조에 사용하기 위해 이러한 요건을 충족시킬 수 있게 하는 경제적인 재료는 현재 존재하지 않는다. 현재 이용가능한 스피너 재료의 조사에서는, 비용 및 생산성뿐만 아니라 강도, 내산화성 및 내식성 면에서 필요한 조합을 달성하는데 어려움을 나타낸다.
선행 기술 문헌
특허 문헌
특허 문헌 1: 미국 특허 제3,933,484호
특허 문헌 2: 미국 특허 제4,367,083호
특허 문헌 3: 미국 특허 제4,662,920호
특허 문헌 4: 미국 특허 제4,877,435호
특허 문헌 5: 미국 특허 제6,266,979호
특허 문헌 6: 미국 공개 특허 제2002-73742호
특허 문헌 7: 미국 공개 특허 제2005-06802호
본 발명의 목적은, 예를 들어 회전 섬유화 공정에서 용융 유리를 섬유화하기 위한 원심 스피너와 같은 부품에 유용한 신규한 주조 합금을 제공함으로써 상기 언급한 과제를 해결하는 데에 있다. 본 발명에 따른 주조 합금은 오랜 기간 동안 용융 유리에서 탁월한 내식성 및 내구성을 갖기 때문에 용융 유리와 접촉하는 부품의 주조에 사용될 수 있고 제조를 용이하게 한다.
따라서 본 발명은 고온 용융 유리에서 개선된 고온 기계적 강도 및 내식성을 갖는 니켈-크로뮴-철-기반 주조 합금을 제공한다.
본 발명의 발명자들은 스피너 재료의 주조용 Ni-Cr-기반 합금에 15-30 질량% 범위의 철 (Fe)을 적극적으로 첨가한 결과로서 합금이 고온에서 유리한 크리프 강도 및 내식성을 나타낸다는 것을 발견하였다. 또한, 발명자들은, 예를 들어 Ni, Cr 및 Fe과 같은 주요 구성 원소의 조성을 적절히 제어함으로써 Fe가 첨가된 주조용 Ni-Cr-기반 합금을 제조하는 것이 매우 용이하다는 것을 발견하였다.
또한, 고온 크리프 강도를 갖는 철이 첨가된 Ni-Cr-기반 합금의 주조 특성을 유지하기 위해, Ti, Nb, W 및 고 함량의 C와 같은 다른 합금 원소를 첨가하고 조합하는 것이 필요하다는 것을 발견하였다. 본 발명은 이러한 발견에 기초하여 달성되었고 다음의 특징을 갖는다.
(1) 본 발명의 제1 양태에 따른 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금은 용융 유리와 접촉하는 부품의 제조에 사용하기 적합하고, 질량%로: Cr: 15-30%, Fe: 15-30%, Co: 2.5-5.0%, W: 3.0-6.0%, Ti: 0.0-2.0%, Nb: 0.5-2.5%, Mo: 0.5-2.0%, 및 C: 0.5-1.2%를 함유하고, 나머지가 니켈 및 불가피적 불순물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
(2) 본 발명에 따른 (1)의 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금에서, 각 조성 원소의 함량은 바람직하게는 다음 중 적어도 임의의 하나 이상일 수 있다: Cr: 24.5-28.5%, Fe: 15-25%, Co: 3.0-4.5%, W: 3.0-5.0%, Ti: 0.7-1.5%, Nb: 0.5-1.4%, Mo: 1.0-1.5%, 및 C: 0.7-1.0%.
(3) 본 발명에 따른 (1) 또는 (2)의 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금에서, 바람직하게는, 1000℃에서의 0.2% 압축 항복 강도는 100 MPa 이상일 수 있고, 1050℃ 및 35 MPa에서의 안정된 압축 크리프 속도는 약 7.5x10-8 s-1 이하일 수 있고, 1050℃에서의 용융 유리 중 추정되는 부식 속도는 약 10 ㎜/년 이하일 수 있다.
(4) 본 발명의 제2 양태에 따른 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금은 용융 유리와 접촉하는 부품의 제조에 사용하기 적합하고, 질량%로: Cr: 22-30%, Fe: 15-30%, Co: 2.5-4.5%, W: 4.0-6.0%, Ti: 0.0-2.0%, Nb: 0.5-1.4%, Mo: 0.5-2.0%, 및 C: 0.5-1.2%를 함유하고, 나머지가 니켈 및 불가피적 불순물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
(5) 본 발명에 따른 (4)의 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금에서, 각 조성 원소의 함량은 바람직하게는 다음 중 적어도 임의의 하나 이상일 수 있다: Cr: 24.5-28.5%, Fe: 15-25%, Co: 3.0-4.0%, W: 4.0-5.0%, Ti: 0.7-1.5%, Mo: 1.0-1.5%, 및 C: 0.7-1.0%.
(6) 본 발명에 따른 (4) 또는 (5)의 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금에서, 바람직하게는, 1000℃에서의 0.2% 압축 항복 강도는 100 MPa 이상일 수 있고, 1050℃ 및 35 MPa에서의 안정된 압축 크리프 속도는 약 5.5x10-8 s-1 이하일 수 있고, 1050℃에서의 용융 유리 중 추정되는 부식 속도는 약 8.5 ㎜/년 이하일 수 있다.
(7) 회전 섬유화 공정에서 용융 유리를 섬유화하기 위한 스피너로서 사용하기 위한, Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금을 사용한 주조품의 제조 방법은 다음의 단계:
(a) 상기 (1), (2), (4) 또는 (5)의 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금을 제공하는 단계;
(b) 합금을 용융시키고 공기 중에 주위 온도까지 합금을 경화시켜 열 주조 결함이 존재하지 않는 물품을 수득하는 단계; 및
(c) 합금의 용융 개시 온도보다 적어도 20℃ 낮은 온도에서 상기 물품을 열 처리하여 최종 물품을 수득하는 단계
를 포함한다.
(8) 본 발명에 따른 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금을 사용한 주조품의 제조 방법에서, 열처리 단계 (c)는 바람직하게는 합금의 용융 개시 온도보다 적어도 20℃ 낮은 1150℃ 내지 1250℃의 온도에서 상기 물품을 2-4 시간 동안 가열하는 단계; 550℃ 이하까지 분당 65℃-30℃의 속도로 상기 물품을 냉각시킨 후, 공기 중에 주위 온도까지 상기 물품을 냉각시키는 단계를 포함한다.
지금까지 종래의 회전 섬유화 공정에서 용융 유리를 섬유화하기 위한 스피너용 합금은 주조에 의해 제조된 Ni-기반 합금 및 Co-기반 합금 중 용융 유리에서의 고온 강도 및 내식성 면에서 최고 값을 나타내고, 다른 주조 합금이 이러한 합금을 넘어서지 못할 것으로 생각되었다. 그러나, 본 발명은 용융 유리에서 고온 강도 및 내식성과 관련하여 종래의 스피너용 합금보다 우수한 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금을 제공한다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시예, 종래예, 및 비교예에 따른 Ni-Cr-Fe-기반 합금을 사용하여 수행된 1050℃에서의 압축 시험 및 부식 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명에 따른 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금의 조성 및 함량이 상기 기재된 바와 같이 한정되는 이유가 이하에 제공될 것이다. 하기 설명에서, 함량을 나타내는 퍼센트는 질량%를 나타낸다는 것에 주목해야 한다.
철 (Fe): Fe는 합금의 가공성을 개선하고 또한 저렴하기 때문에, 그것을 다량 첨가함으로써 합금의 비용이 감소된다. 그러나, 종래의 Ni-Cr-기반 합금에 다량의 Fe를 첨가하는 것은 고온 강도 및 내식성에 유해한 것으로 여겨진다. 따라서 Fe 함량은 바람직하게는 15-30%의 범위이고, 철이 15% 내지 25%의 특히 바람직한 범위로 첨가되면, 합금의 강도, 내산화성 또는 내식성을 손상시키지 않으면서 그의 가공성을 개선시킨다는 것이 발견되었다. 복수의 합금을 확인함으로써 철이 첨가된 경우, 내산화성의 500 시간 시험에서 질량의 약간의 증가가 있다는 것이 발견되었다.
니오븀 (Nb): 니오븀은 강도의 향상에 크게 기여하는 원소이다. 이 효과를 달성하기 위해, Nb 함량은 바람직하게는 0.5% 이상이다. 2.5% 이상의 Nb이 있는 경우, 용융 동안에 매크로-편석이 발생하고 델타 상 및 라베스(Laves) 상과 같은 유해한 위상-기하학 최밀-충전 (TCP) 상이 합금에 나타난다. 따라서 Nb 함량은 바람직하게는 0.5-2.5%, 특히 바람직하게는 0.5-1.4%이다.
티타늄 (Ti): Ti는 결정립계의 강화에 기여한다. 이 효과를 달성하기 위해, Ti 함량은 바람직하게는 0.5% 이상이다. 그러나, Ti가 2.0% 초과로 포함된 경우, 합금의 열간-가공성 및 용접성에서 현저한 저하가 있다. 따라서 Ti 함량은 바람직하게는 0.0-2.0%, 특히 바람직하게는 0.7-1.5%이다.
탄소 (C): C는 MC 탄화물을 형성하기 위해 Nb, W 및 Ti와 결합한다. MC 탄화물은 피닝 효과(pinning effect)에 의해 결정립계의 이동을 억제한다. 그러나, 과도한 양의 C가 첨가되면, MC 탄화물은 조악하게 형성되고 다량의 강화 원소, 즉 Nb, W 및 Ti를 소비하기 때문에, 기계적 특성이 저하된다. 따라서 C 함량은 바람직하게는 0.5-1.2%, 특히 바람직하게는 0.7-1.0%의 범위이다.
코발트 (Co): Co는 적층 결함 에너지를 감소시키는 원소이고, 탄화물 분포를 조정하고 Fe-Cr-기반 내열성 합금의 결정 입도를 미세화한다. 그러나, Ni-Cr-Fe-기반 합금에 다량의 Co를 첨가하는 것은 고 비율의 Fe, Mo 및 W가 결합하게 하여, TCP 상을 형성하는 경향이 있다. 따라서 Co 함량은 바람직하게는 2.5-5.0%, 특히 바람직하게는 3.0-4.5%의 범위이다. 또한, 고온 크리프 특징 및 용융 유리에 의한 내부식성을 유리하게 유지하기 위해, Co 함량은 바람직하게는 2.5-4.5%, 특히 바람직하게는 3.0-4.0%의 범위이다.
몰리브데넘 (Mo) 및 텅스텐 (W): Mo 및 W는 모 상에서 고체 용액 강화에 의해 고온에서의 합금의 강도를 향상시키기 위해 첨가된다. 그의 효과를 달성하기 위해, 이러한 원소의 함량의 하한 값은 바람직하게는 Mo에 대해 0.5%이고 W에 대해 3.0%이다. 이러한 원소가 과도한 양으로 포함되면, TCP 상이 합금에 형성되기 때문에, 이러한 원소의 함량의 상한 값은 바람직하게는 Mo에 대해 2.0%이고 W에 대해 6.0%이다. 이와 관련하여, Mo 함량은 바람직하게는 0.5-2.0%, 특히 바람직하게는 1.0-1.5%의 범위이다. 또한, W 함량은 바람직하게는 3.0-6.0%, 특히 바람직하게는 3.0-5.0%의 범위이다. 또한, 고온 크리프 특징 및 용융 유리에 의한 내부식성을 유리하게 유지하기 위해, W 함량은 바람직하게는 4.0-6.0%, 특히 바람직하게는 4.0-5.0%의 범위이다.
크로뮴 (Cr): Cr은 내산화성 및 내식성을 향상시키는데 유효한 원소이다. 또한, Cr은 본 발명에서 정의된 합금의 열간-가공성의 향상에 기여한다. 이러한 효과를 달성하기 위해, Cr은 15% 이상의 양으로 포함되어야 한다. 그러나, Cr이 과도한 양으로 포함되면, 유해한 TCP 상이 형성된다. 따라서 Cr 함량은 바람직하게는 15-30%의 범위, 특히 바람직하게는 24.5% 내지 28.5%의 범위이다. 또한, 고온 크리프 특징 및 용융 유리에 의한 내부식성을 유리하게 유지하기 위해, Cr 함량은 바람직하게는 22% 내지 30%의 범위, 더 바람직하게는 24.5% 내지 28.5%의 범위이다. 고 함량의 크로뮴이 첨가된 합금의 내산화성은 사실상 철 (15% 내지 25% 철)이 첨가된 또는 철이 첨가되지 않은 합금의 내산화성과 동일한 수준에 있다.
본 발명을 구현하기 위한 예시적 실시예는 본 발명을 더 상세하게 설명하기 위해 하기에 제공될 것이다. 물론, 본 발명은 이하의 예시적 실시예에 의해 한정되지 않는다.
다음의 표 1에 나타낸 조성을 갖는 합금 A-G는 용융 및 주조에 의해 제조되었다. 이러한 합금 중에, 합금 A는 종래예이고, 합금 B-E는 본 발명의 제1 양태에 포함되는 예시적 실시예이고, 합금 F 및 G는 본 발명에서 규정된 범위를 벗어나는 원소 함량을 갖는 비교예이다.
Figure pct00001
본 발명에 따른 합금 B-E, 상업적으로 입수가능한 합금 A, 및 본 발명의 범위 밖의 합금 F 및 G에 압축 시험을 실시하였고, 그의 결과를 비교하였다. 결과는 표 2에 나타나 있다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 합금 B-E의 1000℃에서의 0.2% 압축 항복 강도 및 1050℃/35 MPa에서의 크리프 저항 값 (압축 크리프 속도)은 종래예에 따른 합금 A 및 비교예에 따른 합금 F 및 G의 것들보다 우수하였다.
Figure pct00002
또한, 합금을 100 시간 동안 1050℃에서 용융 유리 중 정적 침지에 의해 시험하여 내식성을 평가하였다. 표 2는 평균 부식 깊이에 의해 계산된 부식 속도를 나타낸다. 본 발명에 따른 합금 B-E는 종래예에 따른 합금 A 및 비교예에 따른 합금 F 및 G보다 약간 우수하였다. 용융 유리에 의한 부식 속도는 일년당 부식의 양으로서 나타내고, 추정된 값은 실험값을 기준으로 나타낸다는 것에 주목해야 한다. 용융 유리에 의한 부식 속도는 100 시간의 실험값을 사용하여 일년당 부식의 양을 계산함으로써 수득되었다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시예, 종래예, 및 비교예에 따른 Ni-Cr-Fe-기반 합금을 사용하여 수행된 1050℃에서의 압축 시험 및 부식 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
표 2 및 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 양태에 따른 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금은 1000℃에서의 0.2% 압축 항복 강도 100 MPa 이상, 1050℃ 및 35 MPa에서의 안정된 압축 크리프 속도 약 7.5x10-8 s-1 이하, 및 1050℃에서의 용융 유리 중 추정되는 부식 속도 약 10 ㎜/년 이하를 가졌다.
동시에, 본 발명의 제2 양태에 따른 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금은 예시적 실시예로서 표 1에 나타낸 조성을 갖는 합금 B, D 및 E를 이용하였고, 그러나 합금 C를 포함하지 않는 조성 범위를 가졌다. 본 발명의 제2 양태는 본 발명의 제1 양태보다 훨씬 양호한 고온 강도, 크리프 저항 및 용융 유리 중의 내식성을 나타냈다. 즉, 표 2 및 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2 양태에 따른 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금은 1000℃에서의 0.2% 압축 항복 강도 100 MPa 이상, 1050℃ 및 35 MPa에서의 안정된 압축 크리프 속도 약 5.5x10-8 s-1 이하, 및 1050℃에서의 용융 유리 중 추정되는 부식 속도 약 8.5 ㎜/년 이하를 가졌다.
또한, 본 발명에 따른 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금은 고온 강도, 크리프 저항 및 용융 유리 중의 내식성 면에서 분명히 종래예의 합금 및 본 발명의 범위 밖의 비교예의 합금과 비슷하거나 또는 그보다 우수하였다 (도 1).
산업상 이용가능성
본 발명은 용융 유리와 접촉하는 부품을 위한 신규한 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금을 제공하다. 이러한 용융 유리와 접촉하는 부품의 예는 회전 섬유화 공정에서 용융 유리를 섬유화하기 위한 원심 스피너를 포함한다. 그러나, 본 발명에 따른 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금은 이에 한정되지 않고, 용융 유리와 유사한 고온 액화 무기 물질, 예를 들어 실리콘 또는 석영과 같은 액화 무기 물질을 섬유화하는 부품을 제조, 바람직하게는 주조하기 위한 용도에 사용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 용융 유리와 접촉하는 부품의 제조에 사용하기 적합한 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금이며, 이는 질량%로:
    Cr: 15-30%,
    Fe: 15-30%,
    Co: 2.5-5.0%,
    W: 3.0-6.0%,
    Ti: 0.0-2.0%,
    Nb: 0.5-2.5%,
    Mo: 0.5-2.0%, 및
    C: 0.5-1.2%
    를 함유하고,
    나머지가 니켈 및 불가피적 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금.
  2. 제1항에 있어서, 각 조성 원소의 함량이 다음 중 적어도 임의의 하나 이상인 것을 특징으로 하는 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금:
    Cr: 24.5-28.5%,
    Fe: 15-25%,
    Co: 3.0-4.5%,
    W: 3.0-5.0%,
    Ti: 0.7-1.5%,
    Nb: 0.5-1.4%,
    Mo: 1.0-1.5%, 및
    C: 0.7-1.0%.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 1000℃에서의 0.2% 압축 항복 강도가 100 MPa 이상이고,
    1050℃ 및 35 MPa에서의 안정된 압축 크리프 속도가 약 7.5x10-8 s-1 이하이고,
    1050℃에서의 용융 유리 중 추정되는 부식 속도가 약 10 ㎜/년 이하인 것
    을 특징으로 하는 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금.
  4. 용융 유리와 접촉하는 부품의 제조에 사용하기 적합한 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금이며, 이는 질량%로:
    Cr: 22-30%,
    Fe: 15-30%,
    Co: 2.5-4.5%,
    W: 4.0-6.0%,
    Ti: 0.0-2.0%,
    Nb: 0.5-1.4%,
    Mo: 0.5-2.0%, 및
    C: 0.5-1.2%
    를 함유하고,
    나머지가 니켈 및 불가피적 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금.
  5. 제4항에 있어서, 각 조성 원소의 함량이 다음 중 적어도 임의의 하나 이상인 것을 특징으로 하는 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금:
    Cr: 24.5-28.5%,
    Fe: 15-25%,
    Co: 3.0-4.0%,
    W: 4.0-5.0%,
    Ti: 0.7-1.5%,
    Mo: 1.0-1.5%, 및
    C: 0.7-1.0%.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 1000℃에서의 0.2% 압축 항복 강도가 100 MPa 이상이고,
    1050℃ 및 35 MPa에서의 안정된 압축 크리프 속도가 약 5.5x10-8 s-1 이하이고,
    1050℃에서의 용융 유리 중 추정되는 부식 속도가 약 8.5 ㎜/년 이하인 것
    을 특징으로 하는 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금.
  7. 이하의 단계를 포함하는 회전 섬유화 공정에서 용융 유리를 섬유화하기 위한 스피너로서 사용하기 위한, Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금을 사용한 주조품의 제조 방법:
    (a) 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금을 제공하는 단계;
    (b) 합금을 용융시키고 공기 중에 주위 온도까지 합금을 경화시켜 열 주조 결함이 존재하지 않는 물품을 수득하는 단계; 및
    (c) 합금의 용융 개시 온도보다 적어도 20℃ 낮은 온도에서 상기 물품을 열 처리하여 최종 물품을 수득하는 단계.
  8. 제7항에 있어서, 열처리 단계 (c)가
    합금의 용융 개시 온도보다 적어도 20℃ 낮은 1150℃ 내지 1250℃의 온도에서 상기 물품을 2-4 시간 동안 가열하는 단계; 및
    550℃ 이하까지 분당 65℃-30℃의 속도로 상기 물품을 냉각시킨 후, 공기 중에 주위 온도까지 상기 물품을 냉각시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 Ni-Cr-Fe-기반 주조 합금을 사용한 주조품의 제조 방법.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113195759B (zh) 2018-10-26 2023-09-19 欧瑞康美科（美国）公司 耐腐蚀和耐磨镍基合金
EP3962693A1 (en) 2019-05-03 2022-03-09 Oerlikon Metco (US) Inc. Powder feedstock for wear resistant bulk welding configured to optimize manufacturability
CN114231795A (zh) * 2021-12-23 2022-03-25 佛山市天禄智能装备科技有限公司 用于回转窑的耐高温合金的制备方法及回转窑窑体

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS596348A (ja) * 1982-07-02 1984-01-13 Mitsubishi Metal Corp エンジンバルブおよび同バルブシ−ト用Ｎｉ基合金
JPS5928552A (ja) * 1982-08-09 1984-02-15 Mitsubishi Metal Corp 高温特性のすぐれた高強度Ｎｉ基鋳造合金
WO2009154161A1 (ja) * 2008-06-16 2009-12-23 住友金属工業株式会社 オーステナイト系耐熱合金ならびにこの合金からなる耐熱耐圧部材とその製造方法
WO2013183670A1 (ja) * 2012-06-07 2013-12-12 新日鐵住金株式会社 Ｎｉ基合金

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3933484A (en) 1974-05-31 1976-01-20 Owens-Corning Fiberglas Corporation Cobalt-base alloy
EP0065812B1 (en) 1981-04-08 1986-07-30 Johnson Matthey Public Limited Company Nickel alloys containing large amounts of chromium
US4367083A (en) 1981-11-06 1983-01-04 Owens-Corning Fiberglas Corporation Nickel-base spinner alloy
BE895174A (fr) * 1982-11-29 1983-05-30 Johnson Matthey Plc Alliage de nickel contenant de grandes quantites de chrome
US4877435A (en) 1989-02-08 1989-10-31 Inco Alloys International, Inc. Mechanically alloyed nickel-cobalt-chromium-iron composition of matter and glass fiber method and apparatus for using same
JPH08290933A (ja) 1995-03-30 1996-11-05 Taiheiyo Tokushu Chuzo Kk ガラス繊維成形スピナー用Ｎｉ基耐熱合金
JPH10195566A (ja) * 1996-12-26 1998-07-28 Shinhoukoku Seitetsu Kk 高温耐食性および耐酸化性に優れた遠心紡糸用Ｎｉ基合金
US6266979B1 (en) 1999-09-02 2001-07-31 Johns Manville International, Inc. Spinner disc alloy
US6453703B1 (en) 2000-12-20 2002-09-24 Johns Manville International, Inc. Spinner disc and rotary fiberization process
US6841098B1 (en) 2003-07-07 2005-01-11 Johns Nanville International, Inc. Spinner disc and method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS596348A (ja) * 1982-07-02 1984-01-13 Mitsubishi Metal Corp エンジンバルブおよび同バルブシ−ト用Ｎｉ基合金
JPS5928552A (ja) * 1982-08-09 1984-02-15 Mitsubishi Metal Corp 高温特性のすぐれた高強度Ｎｉ基鋳造合金
WO2009154161A1 (ja) * 2008-06-16 2009-12-23 住友金属工業株式会社 オーステナイト系耐熱合金ならびにこの合金からなる耐熱耐圧部材とその製造方法
WO2013183670A1 (ja) * 2012-06-07 2013-12-12 新日鐵住金株式会社 Ｎｉ基合金

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