KR20240075923A - Fe-Cr-Al 합금의 튜브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 Fe-Cr-Al 튜브에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 중량%: p로 다음의 특정 분말 조성을 갖는 Fe-Cr-Al 튜브에 관한 것이고, 상기 조성은: Cr 12.00 내지 25.00; Al 3.50 내지 6.50; Ti 0.20 내지 1.10; N 0.06 내지 0.20; Zr 0.05 내지 0.20; Y 0.01 내지 0.15; C ≤ 0.050; Si ≤ 0.50; Hf ≤ 0.30; Ta ≤ 0.30; Mn ≤ 0.40; Ni ≤ 0.60; O ≤ 600 ppm; 잔부 Fe 및 불가피 불순물들을 포함하고, TiN은 접종물질(inoculant)로서 존재한다.

Description

Fe-Cr-Al 합금의 튜브
본 발명은 Fe-Cr-Al 합금의 튜브에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 특정 Fe-Cr-Al 분말 조성으로 제조된 튜브에 관한 것이다.
Fe-Cr-Al 튜브는 대략 1450℃ 까지의 우수한 내열성을 제공하면서 동시에 매우 양호한 형태 안정성 뿐만 아니라 내식성을 제공한다. 이러한 Fe-Cr-Al 튜브의 고온 적용예는 산화, 황화 내지 탄소질 환경의 범위이다. Fe-Cr-Al 튜브는 이들 까다로운 환경에서 크로미아(chromia) 형성 튜브 재료와 같은 다른 튜브 재료에 여러 이점을 제공한다. 이는 대부분 부식 및 대기 공격(atmospheric attack)으로부터 튜브를 보호하는 조밀하고 접착성 알루미나 층을 형성하도록 Fe-Cr-Al 튜브들의 능력으로 인한 것이다.
CN110004367은 분말을 준비하고, 분말을 빌렛(billet)으로 열간 등압 가압하고, 단조하고, 열처리하고, 피어싱한 후, 이어서 순차적으로 열처리 단계를 갖는 실온에서 냉간 가공 단계에 의해 튜브의 직경 및/또는 벽 두께를 감소시킴으로써, (중량%, wt%로) 14 내지 22 중량%의 Cr, 3 내지 5 중량%의 Al, 0.15 내지 0.5 중량%의 Y 및 잔부 Fe의 조성을 갖는 Fe-Cr-Al 튜브를 제조할 수 있다는 것을 개시한다. 그러나, 여기에 언급된 Fe-Cr-Al 튜브들은 작업 중에 균열 형성을 갖는 문제점이 있다.
결과적으로, 본 기술 분야에서 여전히, Fe-Cr-Al 합금의 튜브가 보다 균열 저항성일 필요가 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하거나 적어도 감소시키는 것을 목적으로 한다.
따라서, 본 발명은 특정 분말 조성으로부터 제조되는 철-크롬-알루미늄(Fe-Cr-Al) 합금의 튜브를 제공하고, 상기 분말 조성은 상온에서 보다 덜 취성의 튜브를 제공하기 위해 최적화되고 따라서 냉간 가공될 수 있다.
Fe-Cr-Al 튜브는 튜브가 다음의 조성(중량%로):
Cr 12.00 내지 25.00;
Al 3.50 내지 6.50;
Ti 0.20 내지 1.10;
N 0.06 내지 0.20;
Zr 0.05 내지 0.20;
Y 0.01 내지 0.15;
C ≤ 0.050;
Si ≤ 0.50;
Hf ≤ 0.30;
Ta ≤ 0.30;
Mn ≤ 0.40;
Ni ≤ 0.60;
O ≤ 600 ppm;
잔부 Fe 및 불가피 불순물들을 갖는 분말을 포함하고,
TiN은 접종물질(inoculant)로서 존재하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, TiN은 Fe-Cr-Al 분말에 접종물질로서 존재한다. 접종물질은 튜브의 제조 프로세스 중에 그리고 튜브에 이점을 제공한다는 것을 나타낸다. 특히, TiN 접종물질은 결정립 미세화(grain refinement)를 도입할 것이다. 상기 또는 하기 정의된 바와 같은 분말로부터 제조된 튜브는 냉간 가공될 때 또는 응력 또는 열충격에 노출되었을 때 쉽게 균열형성되지 않을 것이다.
본 발명은 Fe-Cr-Al 튜브에 관한 것이고, Fe-Cr-Al 튜브는 튜브가 다음의 조성(중량%로):
Cr 12.0 내지 25.0;
Al 3.50 내지 6.50;
Ti 0.20 내지 1.10;
N 0.06 내지 0.20;
Zr 0.05 내지 0.20;
Y 0.01 내지 0.15;
C ≤ 0.050;
Si ≤ 0.50;
Hf ≤ 0.30;
Ta ≤ 0.30;
Mn ≤ 0.40;
Ni ≤ 0.60;
O ≤ 600 ppm;
잔부로서 Fe 및 불가피 불순물들을 갖는 분말을 포함하고,
TiN은 접종물질로서 존재하는 것을 특징으로 한다.
지금부터, 본 발명에 따른 분말의 합금 원소들을 보다 구체적으로 설명한다. "중량%" 및 "wt%" 라는 용어는 상호교환가능하게 사용된다. 또한, 특정 원소에 대해 언급된 특성 또는 기여의 리스트는 배타적으로 간주되어서는 안된다.
철 (Fe)
Fe-Cr-Al 분말에서 철의 메인 기능은 분말 조성 또는 튜브의 합금 원소의 조성의 균형을 맞추는 것이다.
크롬 ( Cr) 12.0 내지 25.0 wt%
크롬은 얻어지는 튜브의 내식성을 개선시키고 그 인장 강도와 항복 강도를 개선하기 때문에 중요한 원소이다. 더욱이, 크롬은 소위 제3 원소 효과를 통하여, 즉 과도 산화 스테이지(transient oxidation stage)에서 산화 크롬의 형성에 의해, 최종 튜브 상에서 Al2O3층의 형성을 촉진한다. 너무 적은 양의 크롬은 내식성을 잃게 된다. 따라서, 크롬은 적어도 12.0 wt%, 예를 들어 적어도 15.0 wt%, 예를 들어 적어도 20.0 wt% 의 양으로 존재해야 한다. 너무 많은 크롬은 α 에서 α' 로의 분해 및 475℃ 취성을 가능하게 하고 또한 페라이트계 조직에 대한 고용체 경화 효과를 증가시키게 한다. 따라서, 크롬의 최대 함량은 25.0 wt%, 예를 들어 최대 24.0 wt%, 예를 들어 최대 23.50 wt%, 예를 들어 최대 23.0 wt%, 예를 들어 최대 22.50 wt%, 예를 들어 최대 22.0 wt%, 예를 들어 최대 21.50 wt% 로 설정된다. 실시예들에 따르면, 크롬의 함량은 12.0 내지 25.0 wt%, 예를 들어 18.00 내지 24.0 wt%, 예를 들어 20.0 내지 23.50 wt% 이다.
알루미늄 (Al) 3.50 내지 6.50 wt%
알루미늄은, 고온에서 산소에 노출될 때, 알루미늄이 제조된 튜브의 표면 상에 조밀하고 얇은 Al2O3층을 형성하기 때문에 중요한 원소이고, 이는 추가의 산화로부터 기저 표면을 보호할 것이다. 또한, 알루미늄은 전기 저항성을 증가시킨다. 너무 적은 양의 알루미늄에서는 Al2O3층의 형성 능력이 손실되어, 이로써 전기 저항성이 감소된다. 따라서, 알루미늄은 적어도 3.50 wt%, 예를 들어 적어도 4.00 wt%, 예를 들어 적어도 4.50 wt%, 예를 들어 적어도 4.80 wt% 의 양으로 존재해야 한다. 너무 많은 함량의 알루미늄은 저온에서 취성을 유발하고 또한 원하지 않는 취성 알루미나이드의 형성을 높게 한다. 따라서, 최대 알루미늄은 6.50 wt%, 예를 들어 최대 6.00 wt%, 예를 들어 최대 5.50 wt%, 예를 들어 최대 5.40 wt%, 예를 들어 최대 5.30 wt%, 예를 들어 최대 5.20 wt% 로 설정된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 알루미늄의 함량은 3.50 내지 6.50 wt%, 예를 들어 4.00 내지 5.50 wt%, 예를 들어 4.50 내지 5.50 wt% 이다.
티타늄 (Ti) 0.20 내지 1.10 wt%
티타늄은 질소와 함께 TiN을 형성하기 때문에 티타늄은 중요한 원소이다. 실시예에 따르면, Ti 및 N의 몰 중량으로 인해, 중량%로 Ti/N의 비는 적어도 3.3, 예를 들어 적어도 4.5이어야 한다.
부가적으로, 티타늄은 또한 TiC의 형성에 의해 탄소의 활성도를 감소시킬 수 있고 더욱이 고온 크리프 강도를 개선시킬 수 있다. 너무 적은 양의 Ti는 충분하지 못한 TiN 접종물질이 적층 제조 프로세스에서 고화 동안 페라이트계 결정의 핵생성을 위해 본 분말에 존재하게 한다. 또한, 너무 낮은 함량의 Ti에서는, 원하지 않는 크롬 탄화물 및/또는 취성 알루미늄 질화물이 형성될 위험이 높다. 따라서, 티타늄은 적어도 0.20 wt%, 예를 들어 적어도 0.25 wt%, 예를 들어 적어도 0.30 wt% 의 양으로 존재해야 한다. 다른 한편으로, 너무 높은 함량의 티타늄은, TiO2를 형성할 수 있기 때문에 Al2O3의 형성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이러한 이유로, Ti 의 최대 함량은 1.10 wt%, 예를 들어 최대 1.00 wt%, 예를 들어 최대 0.90 wt%, 예를 들어 최대 0.8 wt% 로 설정된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, Ti 의 함량은 0.20 내지 0.80 wt%, 예를 들어 0.20 내지 0.70 wt%, 예를 들어 0.24 내지 0.60 wt%이다.
질소 (N) 0.06 내지 0.20 wt%
질소는 티타늄과 함께 TiN 입자를 형성하기 때문에 질소는 중요한 원소이다. 본 발명에서, TiN은 접종물질로서 기능할 것이고 따라서 바람직한 입자가다. 실시예들에 따르면, Ti 및 N의 몰 중량으로 인해, 중량% 로 Ti/N 의 비는 적어도 3.3, 예를 들어 적어도 4.5 이어야 한다.
질소는 또한 ZrN과 같은 다른 금속 질화물의 침전을 가능하게 하므로 중요한 원소이다. ZrN은 고온 크리프 저항성을 개선시킨다. 그러나 질소 함량이 너무 낮으면, 너무 적은 양의 질화물이 형성된다. 따라서, 질소는 적어도 0.06 wt%, 예를 들어 적어도 0.07 wt%, 예를 들어 적어도 0.08 wt%, 예를 들어 적어도 0.09 wt% 의 양으로 존재해야 한다. 또한, 질소 함량이 티타늄 함량에 비해 너무 높으면, AlN이 형성될 위험이 있어, 이는 내산화성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이러한 이유로, N의 최대 함량은 0.20 wt%, 예를 들어 최대 0.15 wt%, 예를 들어 최대 0.10 wt% 로 설정된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, N의 함량은 0.060 내지 0.20 wt%, 예를 들어 0.07 내지 0.15 wt%, 예를 들어 0.07 내지 0.12 wt% 이다.
TiN 접종물질
상기 또는 이하에서 정의된 바와 같은 분말로부터 제조된 Fe-Cr-Al 합금을 포함하는 튜브는 균질하게 분포된 TiN 접종물질을 가질 것이다. TiN은 튜브 내에 결정립 미세화를 도입할 바람직한 접종물질이다. 얻어진 물체의 생성된 결정립 조직은 이러한 TiN 접종물을 갖지 않는 전형적인 종래의 Fe-Cr-Al 튜브와 비교하여 현저히 감소된 평균 결정립 크기를 갖는다.
따라서, 본 Fe-Cr-Al 분말에서의 균질하고 미세하게 분산된 TiN 접종물질은 더 미세한-결정립형 Fe-Cr-Al 합금을 가질 튜브를 제공할 것이다. 이는 본 튜브의 냉간 가공 동안 및/또는 후에 감소된 균열 거동을 제공할 것이다. 이는 또한 본 튜브가 스트레인에 대해 더 저항성인 것을 제공할 것이다.
지르코늄 (Zr) 0.05 내지 0.20 wt%
지르코늄은 ZrC 또는 ZrN 침전물의 형성에 의해 C 및 N의 활성도를 감소시킬 것이기 때문에 지르코늄은 본 분말 조성에서 중요한 원소이다. 지르코늄은 또한 제조된 튜브의 고온 크리프 강도를 개선시킬 수 있다. 너무 적은 양의 Zr은 원하지 않는 크롬 탄화물 및/또는 알루미늄 질화물의 형성의 위험을 증가시킨다. 이에 따라, 지르코늄은 적어도 0.05 wt%, 예를 들어 적어도 0.07 wt%, 예를 들어 적어도 0.10 wt% 의 양으로 존재해야 한다. 다른 한편으로, 너무 높은 함량의 지르코늄은, Al2O3의 형성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이러한 이유로, 지르코늄의 최대 함량은 0.20 wt%, 예를 들어 최대 0.15 wt% 로 설정된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 지르코늄의 함량은 0.05 내지 0.20 wt%, 예를 들어 0.07 내지 0.20 wt%, 예를 들어 0.070 내지 0.10 wt% 이다.
이트륨 (Y) 0.01 내지 0.15 wt%
이트륨의 첨가는 제조된 튜브의 내산화성을 개선한다. 첨가된 이트륨의 양이 너무 적으면 내산화성이 감소한다. 이러한 이유로, 이트륨은 적어도 0.01 wt%, 예를 들어 적어도 0.02 wt%, 예를 들어 적어도 0.04 wt%, 예를 들어 0.05 wt%, 예를 들어 0.06 wt% 의 양으로 첨가되어야 한다. 그러나, 너무 많은 이트륨이 첨가되면, 이는 고온 취성을 유발한다. 그 결과로서, 이트륨 함량의 최대 함량은 0.15 wt%, 예를 들어 0.10 wt%, 예를 들어 0.08 wt% 로 설정된다.
탄소 (C) ≤ 0.050 wt%
탄소는 목적을 위해 첨가되는 원소는 아니지만 분말 핸들링으로 인한 불가피한 원소이다. 이러한 원소는 열간 연성의 감소와 금속 탄화물의 형성을 유발할 수 있다. 따라서, 너무 많은 금속 탄화물 침전물의 존재를 제한하기 위해 탄소 함량은 ≤ 0.050 wt%, 예를 들어 ≤ 0.040 wt%, 예를 들어 ≤ 0.030 wt% 이여야 한다.
규소 (Si) ≤ 0.50 wt%
규소는 전기 저항성을 증가시키고 고온 내식성을 증가시키기 위해 최대 0.50 wt% 의 레벨로 존재할 수 있다. 그러나 이러한 레벨 초과에서는 경도가 증가하고 또한 저온에서 취성이 발생한다.
탄탈륨 (Ta) ≤ 0.30 wt%
탄탈륨은 선택적으로 첨가될 수 있으며 첨가되는 경우 탄탈륨은 고온 크리프 강도를 개선한다. 탄탈륨은 또한 TaC 침전물의 형성에 의해 탄소 활성도를 감소시킬 수 있으므로, 최대 탄탈륨 함량은 0.30 wt%로 설정된다.
하프늄 (Hf) ≤ 0.30 wt%
하프늄은 선택적으로 첨가될 수 있다. 하프늄의 첨가는 고온 크리프 강도를 개선한다. 그러나, 하프늄은 HfC 침전물의 형성에 의해 탄소 활성도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 최대 하프늄 함량은 ≤ 0.30 wt% 로 설정된다.
망간 (Mn) ≤ 0.40 wt%
망간은 불순물로 존재할 수 있다. 망간은 Al2O3 형성을 방해할 수 있고 따라서 내산화성에 부정적인 영향을 미친다. 따라서, 망간의 함량은 ≤ 0.40 wt%, 예를 들어 ≤ 0.20 wt% 이다.
니켈 (Ni) ≤ 0.60 wt%
니켈은 불순물로 존재할 수 있다. 그러나 니켈은 저온에서 경도와 취성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 니켈의 최대 함량은 ≤ 0.60 wt%, 예를 들어 ≤ 0.5 wt% 이다.
산소 (O) ≤ 600 ppm
산소는 산화물 형태로 존재할 수 있다. 허용되는 최대 함량은 ≤ 600 ppm 이다.
실시예들에 따르면, 분말은 또한 다음과 같은 불순물 원소들; 마그네슘(Mg), 세륨(Ce), 칼슘(Ca), 인(P), 텅스텐(W), 코발트(Co), 황(S), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 바나듐(V) 및 구리(Cu) 중 하나 이상의 미량 분획물을 그리고 최대 0.2 wt% 의 양으로 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
추가로, 상기 또는 하기에 정의된 바와 같은 Fe-Cr-Al 분말은 본원에 언급된 임의의 범위에서 본원에 언급된 합금 원소들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, Fe-Cr-Al의 본 튜브는 본원에 언급된 임의의 범위에서 본원에 언급된 모든 합금 원소들로 이루어진다.
상기 또는 하기에 규정된 바와 같이 Fe-Cr-Al 분말은 상이한 방법을 통해 제조될 수 있다. 예를 들어, 비제한적으로:
- 가스 분무화에 의해 직접;
- 상기 또는 하기에 언급된 범위의 모든 합금 원소를 포함하지만 질소가 풍부한 분위기에서 낮은 질소 함량으로 분말을 가열, 즉 분말을 질화;
- 상기 또는 하기에 언급된 범위의 모든 합금 원소를 포함하지만 낮은 질소 함량을 갖는 분말을 덜 안정적인 질화물의 입자를 함유하는 분말과 혼합;
- 얻어진 분말이 상기 또는 이하에서 정의된 바와 같은 동일한 합금 원소 조성을 갖도록 TiN의 미세/작은 입자를 Fe-Cr-Al 분말과 혼합.
실시예에 따르면, 상기 또는 이하에서 정의되는 바와 같은 Fe-Cr-Al 합금의 튜브는 다음의 단계들을 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:
i) 상기 또는 하기 정의된 바와 같은 조성을 갖는 Fe-Cr-Al 분말을 제조하는 단계.
ii) Fe-Cr-Al 분말을 빌렛으로 열간 등방 가압(HIP)하는 단계.
iii) HIP된 빌렛을 압출 빌렛으로 기계가공하는 단계.
iv) 튜브 블랭크로의 압출 빌렛을 압출하는 단계.
v) 튜브 블랭크를 최종 치수로 냉간 가공하는 단계.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 또는 이하에서 정의되는 바와 같은 Fe-Cr-Al 합금의 튜브는 다음의 단계들을 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:
i) 상기 또는 하기 정의된 바와 같은 조성을 갖는 Fe-Cr-Al 분말을 제조하는 단계.
ii) Fe-Cr-Al 분말을 블룸(bloom)으로 열간 등방 가압(HIP)하는 단계.
iii) 라운드형 막대로 열간 압연 및/또는 열간 단조에 의해 HIP된 블룸을 열간 가공하는 단계.
iv) 라운드형 막대를 압출 빌렛으로 기계가공하는 단계.
v) 압출 빌렛을 튜브 블랭크로 압출하는 단계.
vi) 튜브 블랭크를 최종 치수로 냉간 가공하는 단계.
추가의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 또는 이하에서 정의되는 바와 같은 Fe-Cr-Al 합금의 튜브는 다음의 단계들을 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:
i) 상기 또는 하기 정의된 바와 같은 조성을 갖는 Fe-Cr-Al 분말을 제조하는 단계.
ii) 중공 캡슐을 Fe-Cr-Al 분말로 충전하는 단계.
iii) Fe-Cr-Al 분말을 포함하는 캡슐을 냉간 등방 가압(CIP)하는 단계.
iv) Fe-Cr-Al 분말을 포함하는 캡슐을 가열하는 단계.
v) Fe-Cr-Al 분말을 포함하는 캡슐을 튜브 블랭크로 압출하는 단계.
vi) 산세에 의해 캡슐의 잔류물을 제거하고, 튜브 블랭크를 제공하는 단계.
vii) 튜브 블랭크를 최종 치수로 냉간 가공하는 단계.
상기 또는 이하에서 정의된 바와 같은 Fe-Cr-Al 합금의 튜브는 필러 재료의 첨가 없이 보다 용이하게 용접될 수 있다. 이는 본 TiN 접종물질에 의해 발생된 결정립 미세화 효과의 결과이다.
상기 또는 이하에서 정의된 바와 같은 Fe-Cr-Al 합금의 튜브는 1350℃까지의 온도에서 양호하게 작동할 것이다. 또한, Fe-Cr-Al 합금의 본 튜브는 상당한 고온 내식성 뿐만 아니라, 산화, 황화 및 침탄에 대한 높은 저항성을 갖는다. 추가로, 본 튜브는 상당한 고온 크리프 강도, 형태 안정성 및 높은 전기 저항성을 가질 것이다. 본 튜브는, 특히 고온 적용예에서 (400 내지 1350℃ 에서 작동하는 적용예에서) 구성요소로서 또는 전기 가열 요소로서 유용하다. 본 튜브는 또한 전기 가열 적용예에서 구성요소로서 특히 유용하다. 본 튜브는 또한 열전쌍 보호 튜브와 같은 고온 마모 및 부식에 대해 또 다른 튜브를 보호하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 튜브는 전기적인 가열 및 고온 적용예들 양쪽에서 사용될 수 있다. 또한, 본 튜브는 뉴클리어 클래딩 튜브로서 사용될 수 있다. 본 발명의 튜브는 또한 열교환기에서 가스 튜브로서 또는 가스 랜스 튜브(gas lance tube)로서 사용될 수 있다.
본 발명은 다음의 비제한적인 실시예들에 의해 추가로 설명된다.
예들
분말 조성
4개의 Fe-Cr-Al 분말들(이들의 조성에 대해서는 표 1 참조)이 다양한 티타늄 및 질소 함량으로 생성되었다. 분말 1 및 분말 2는 비교예이고 분말 3* 및 분말 4*는 본 발명의 분말이다. 분말들은 유도 용융 및 후속 가스 분무화에 의해 생성되었다. 특정된 조성을 갖는 금속성 용융물을 작은 용융물 노즐을 통해 불활성 분위기로 충전된 분무화 챔버에 붓는다. 고속 가스 노즐들의 시스템을 사용하여, 용융물 스트림은 매우 미세한 액적들로 분해되고 냉각되고 그후 제2 분획물 비행 중에 고화된 입자들로 이송되었다. 입자를 수집하고 불활성 분위기 내에서 주위 온도로 냉각시켰다. 분말을 -45 ㎛로 체질하였다.
표 1 중량%로의 Fe-Cr-Al 분말의 조성
TiN 접종물질의 도입을 통한 결정립 미세화 효과는 분무화될 때 분말의 고화 미세조직에서 얻어지고 이미 시각적으로 인지될 수 있다. 정성적으로, 단결정 대 다결정의 정도는 다음과 같이 간략히 설명하는 "결정립 콘트라스트 영상 기법" 또는 "전자 채널링 콘트라스트 영상 기법" 을 통해 시각적으로 인지될 수 있다. Fe-Cr-Al 분말은 도전성 베이크라이트(Bakelite) 분말과 혼합되어 중실의 원통형 퍽으로 몰딩된다. 퍽의 플랫형 표면들 중 하나는 충분한 깊이로 그라인딩되고 그후 매우 높은 표면 마무리로 폴리싱된다. 그럼으로써, 주사 전자 현미경(SEM)으로 분석할 때 이러한 폴리싱된 퍽 표면에서 다수의 분말 입자들의 폴리싱된 섹션들을 볼 수 있다. 유입 SEM 전자가 연구된 결정질 금속 재료를 관통하는 깊이와 그럼으로써 또한 다시 반사되는 후방 산란 전자의 수는 샘플에서 연구된 결정의 결정 배향에 따라 달라진다. 따라서, 유입 전자들의 방향에 대한 상이한 결정 배향의 결정립들은 반사된 후방 산란 전자의 양을 상이하게 하여 궁극적으로 이러한 연구된 결정립들 사이의 콘트라스트 차이를 초래한다. 결과적으로 이러한 효과는 후방 산란 전자 검출기로 가장 양호하게 인지된다.
4개의 분말들에서 입자 크기 범위가 1 내지 45 ㎛ 인 분말 입자들에 대해 수행된 이러한 정성적인 분석 결과는 도 1a 내지 도 1d에서 발견될 수 있다. 이러한 분석 결과는, 높은 티타늄 함량 및 높은 질소 함량의 조합을 가진 분말(분말 4)이 다결정도가 가장 높고 평균 결정립 크기가 가장 작은 것으로 나타났다. 분말 4의 분말 입자들은 또한 입방형 TiN 침전물의 가장 높은 수를 나타냈다. 두 번째로 높은 다결정도는 중간 레벨의 티타늄 및 질소 함량을 갖는 분말(분말 3)에 의해 나타났다. 티타늄 함량이 낮고 질소 함량이 낮은 분말(분말 2)은 가장 낮은 다결정도를 나타낸다. 분말 1은 결정립 미세화를 전혀 나타내지 않거나 제한적으로만 나타내었다. 따라서, 접종물질 부과 결정립 미세화를 얻기 위해서, 티타늄 레벨과 질소 레벨 양쪽을 상승시켜, 페라이트 결정립 핵생성을 촉진하는 TiN 접종물질을 얻어야 한다고 결론지었다.

Claims (10)

  1. 철-크롬-알루미늄(Fe-Cr-Al) 합금의 튜브로서,
    상기 Fe-Cr-Al 합금은 중량%로 다음의 조성:
    Cr 12.00 내지 25.00;
    Al 3.50 내지 6.50;
    Ti 0.20 내지 1.10;
    N 0.06 내지 0.20;
    Zr 0.05 내지 0.20;
    Y 0.01 내지 0.15;
    C ≤ 0.050;
    Si ≤ 0.50;
    Hf ≤ 0.30;
    Ta ≤ 0.30;
    Mn ≤ 0.40;
    Ni ≤ 0.60;
    O ≤ 600 ppm;
    잔부 Fe 및 불가피 불순물들을 갖는 분말로부터 제조되고,
    TiN은 접종물질(inoculant)로서 존재하는 것을 특징으로 하는, 철-크롬-알루미늄(Fe-Cr-Al) 합금의 튜브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분말은 중량%로 다음의 조성:
    Cr 12.00 내지 25.00;
    Al 3.50 내지 6.50;
    Ti 0.20 내지 1.10;
    N 0.06 내지 0.20;
    Zr 0.05 내지 0.20;
    Y 0.02 내지 0.15;
    C ≤ 0.050;
    Si ≤ 0.50;
    Hf ≤ 0.30;
    Ta ≤ 0.30;
    Mn ≤ 0.40;
    Ni ≤ 0.60;
    O ≤ 600 ppm;
    잔부 Fe 및 불가피 불순물들을 갖고,
    TiN은 접종물질로서 존재하는, 철-크롬-알루미늄(Fe-Cr-Al) 합금의 튜브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Cr 함량은 18.0 내지 24.0 중량%인, 철-크롬-알루미늄(Fe-Cr-Al) 합금의 튜브.
  4. 제1항 내지 제3항에 있어서,
    Al 함량은 4.0 내지 6.0 wt% 인, 철-크롬-알루미늄(Fe-Cr-Al) 합금의 튜브.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    Ti 함량은 0.30 내지 1.00 중량%인, 철-크롬-알루미늄(Fe-Cr-Al) 합금의 튜브.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    N 함량은 0.09 내지 0.20 wt% 인, 철-크롬-알루미늄(Fe-Cr-Al) 합금의 튜브.
  7. 제1 항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    Zr 함량은 0.07 내지 0.10 wt% 인, 철-크롬-알루미늄(Fe-Cr-Al) 합금의 튜브.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    Ti/N≥3.3인, 철-크롬-알루미늄(Fe-Cr-Al) 합금의 튜브.
  9. 튜브 제조를 위한 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 조성을 갖는 분말의 용도.
  10. 튜브 제조를 위한 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 조성을 갖는 합금의 용도.
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