KR940003890B1 - Ferrochromium alloy - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 아벡스(Abex) 합금의 미세구조를 보여주는 현미경 사진.1 is a micrograph showing the microstructure of an Abex alloy.
제2-5도는 본 발명의 바람직한 합금의 미세구조를 보여주는 현미경 사진.2-5 are micrographs showing the microstructure of a preferred alloy of the present invention.
본 발명은 페로크롬 합금, 특히 방식성과 내식성을 갖는 페로크롬 합금에 관한 것이다.The present invention relates to ferrochrome alloys, in particular ferrochrome alloys having corrosion resistance and corrosion resistance.
본 발명은 내장펌프, 파이프, 노즐, 혼합기, 또한 부식성 유체와 침식성입자가 들어있는 혼합물에 대해 사용할 수 있는 기타의 장치부품을 제조하는데 사용할 물질에 관한 것이다.The present invention relates to materials for use in the manufacture of internal pumps, pipes, nozzles, mixers, and other device components that can be used for mixtures containing corrosive fluids and erosive particles.
이러한 부품을 용융하는 통상의 분야는 부품이 황산 및 석회암에 노출되는 연료기체 탈황작업, 또한 부품이 인산, 질산 및 석고에 노출되는 비료 생산분야등이 있다.Typical fields for melting such parts include fuel gas desulfurization operations in which the parts are exposed to sulfuric acid and limestone, and also in the production of fertilizers in which the parts are exposed to phosphoric acid, nitric acid and gypsum.
미국특허 제4,536,232호와 제4,080,198호(Abex Corpotation "Abex U.S. Patents")에서는 크롬고용체가 들어있는 메르텐사이트나 오오스테나이트 매트릭스내의 1차 탄화크롬 및 페라이트를 특징으로 하는 1.6tw% 탄소 및 28wt% 크롬이 함유된 페로크롬 합금을 발표하였다. 합금내의 크롬 때문에 우수한 내식성을 보여준다. 그러나 이러한 합금의 제조는 내식성 관점에서 볼때 충분치 않다.US Pat. Nos. 4,536,232 and 4,080,198 (Abex Corpotation "Abex US Patents") provide 1.6tw% carbon and 28wt% characterized by primary chromium carbide and ferrite in a methyleneite or austenite matrix containing chromium solids. Ferrochrome alloys containing chromium are disclosed. Excellent corrosion resistance due to chromium in the alloy. However, the production of such alloys is not sufficient from the standpoint of corrosion resistance.
본 발명의 목적은 Abex U.S.특허에서 발표한 합금과 비교할 때 더 개선된 방식성과 내식성을 갖춘 페로크롬 합금을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a ferrochrome alloy with improved corrosion resistance and corrosion resistance compared to the alloy disclosed in the Abex U.S. patent.
산성분위기에 Abex U.S. 특허의 합금의 침식 및 부식현상 메카니즘은 유체흐름속의 침식성 입자가 수동적인 내식층을 계속해서 제거하므로 부식현상이 가속화 되는 것을 보여준다. 수도적인 내식층을 재보충하기 위해서는 매트릭스속에 가능한한 높은 함량으로 크롬을 농축하여야만 한다.Abex U.S. The erosion and corrosion mechanism of the patented alloys shows that the corrosion phenomenon is accelerated as the erosive particles in the fluid stream continue to remove the passive corrosion resistant layer. In order to replenish the water resistant layer, the chromium must be concentrated to the highest possible content in the matrix.
그러나 단순히 크롬함량을 증가시켜 내식성을 향상할 경우 무름성 문제측면에서 볼 때 바람직하지 않은 시그마상을 형성하게 된다.However, if the chromium content is improved simply by increasing the chromium content, it forms an undesirable sigma phase in view of the problem of softness.
본 발명은 Abex U.S. 특허에서 발표한 종류의 합금에서 크롬과 탄소농도를 모두 증가시킴으로써 탄화크롬상 부피비율을 높이고 그결과 페로크롬 합금의 내마모성을 개선할 수 있으며 반면에 시그마상이 다량으로 형성되지 않도록 하는 정도의 크롬함량을 가진 매트릭스로 유지할 수 있다고 발표하였다. 앞서 언급한 바와 같이 침식 및 부식이 일어나는 메카니즘에 있어서 페로크롬 합금의 내마모성을 개선하여 페로크롬합금의 방식 및 내부식성 개선점을 현실화할 수 있다.The present invention Abex U.S. By increasing both the chromium and carbon concentrations in the alloys of the type disclosed in the patent, it is possible to increase the chromium carbide volume fraction and thereby improve the wear resistance of the ferrochrome alloy, while increasing the chromium content to prevent the formation of large amounts of sigma phase. Announced that it can maintain an excitation matrix. As mentioned above, the corrosion resistance of the ferrochrome alloy can be realized by improving the wear resistance of the ferrochrome alloy in the mechanism of erosion and corrosion.
본 발명에 있어서, 다음과 같은 중량% 조성으로된 내부식성 페로크롬 합금을 제공한다.In the present invention, there is provided a corrosion-resistant ferrochrome alloy having the following weight percent composition.
34-50 크롬34-50 chrome
1.5-2.5 탄소1.5-2.5 carbon
5까지의 망간Manganese up to 5
5까지의 실리콘Silicon up to 5
5까지의 몰리브덴Molybdenum up to 5
10까지의 니켈Up to 10 nickel
5까지의 동Up to 5
1%까지의 티타늄, 지르코늄, 니오븀, 붕소, 바나듐 및 텅스텐중 선택된 하나이상의 마이크로-합금형성원소 또한 나머지는 또한 하나이상의 페라이트, 잔유 오오스테나이트 및 마르텐사이트로 구성된 매트릭스속에 공정(eutectic) 크롬 탄화물이 들어있는 미세구조의 부수적인 불순물과 철로 되어있다.One or more micro-alloy forming elements selected from titanium, zirconium, niobium, boron, vanadium and tungsten up to 1% and the remainder also contain eutectic chromium carbide in a matrix composed of one or more ferrites, residual austenite and martensite It is composed of ancillary impurities and iron in the microstructure.
"페라이트"는 크롬고용체가 들어있는 체심 입방철(알파 또한/또는 델타형)을 뜻한다."Ferrite" means a body centered cubic (alpha or / or delta) containing chromium solid solution.
"오오스테나이트"는 탄소 및 크롬 고용체가 함유된 면심 입방철을 뜻한다."Austenite" refers to face centered cubic iron containing carbon and chromium solid solutions.
"마르텐사이트"는 오오스테나이트의 변형생성물을 말한다. 매트릭스는 25-35wt%의 크롬 고용체가 들어 있는 것이 바람직하다. 또한 미세구조는 매트릭스속에 1차 크롬탄화물, 1차 페라이트 또는 1차 오오스테나이트중 하나가 포함되어 있는 것이 바람직하다."Martensite" refers to a modified product of austenite. The matrix preferably contains 25-35wt% chromium solid solution. In addition, the microstructure preferably contains one of primary chromium carbide, primary ferrite or primary austenite in the matrix.
크롬, 탄소, 망간, 실리콘, 몰리브덴, 니켈 및 동과 같은 원소의 양은 다음과 같은 중량%으로 되어있다:The amounts of elements such as chromium, carbon, manganese, silicon, molybdenum, nickel and copper are in weight percent as follows:
36-40 크롬36-40 chrome
1.9-2.1 탄소1.9-2.1 carbon
1-2 망간1-2 manganese
0.5-1.5 실리콘0.5-1.5 silicone
1-2 몰리브덴1-2 molybdenum
1-5 니켈1-5 nickel
1-2 동1-2 dong
이와 같은 조성에서 매트릭스에 29-32wt%의 크롬 고용체가 들어있는 것이 더욱 바람직하다.In such a composition it is more preferred that the matrix contains 29-32 wt% chromium solid solution.
본 발명에 있어서, 앞서의 페로크롬 합금에서 크롬과 탄소함량을 Abex U.S. 특허의 함량보다 크게 증가시켜서 강성 탄화물의 부피비율을 더욱 크게하여 내마모성이 향상되도록 한다. 더 구체적으로, 크롬 및 탄소함량간의 화학량론적인 평형을 이루어 매트릭스의 크롬함량이 시그마상 무름현상 발생직전의 임계수준까지 증가하지 않고도 크롬탄화물의 부피비율을 높일 수 있도록 한다.In the present invention, the chromium and carbon content in the above ferrochrome alloy is Abex U.S. By increasing the content more than the patent to increase the volume ratio of the rigid carbide to improve the wear resistance. More specifically, the stoichiometric equilibrium between chromium and carbon content enables the chromium carbide volume ratio to be increased without increasing the chromium content of the matrix to the critical level just before the occurrence of sigma phase phenomena.
본 발명의 바람직한 합금은 Abex U.S. 특허에서 발표된 합금보다 더 우수한 내식성을 보여준다. 이것을 하기의 표 1에서 나타내었으며 Abex U.S. 특허에서 발표된 합금과 본 발명의 바람직한 합금에 대한 실험실 규모의 전위동적 부식 및 원판 마모시험 결과를 보여준다. 합금의 조성을 하기의 표 2에서 열거하였다.Preferred alloys of the present invention are Abex U.S. It shows better corrosion resistance than the alloy published in the patent. This is shown in Table 1 below and Abex U.S. Lab scale potential dynamic corrosion and disc wear test results for the alloys disclosed in the patent and the preferred alloys of the present invention are shown. The compositions of the alloys are listed in Table 2 below.
[표 1]TABLE 1
부식 및 침식 시험결과Corrosion and Erosion Test Results
* 10% 황산, 25°C ASTM G61* 10% sulfuric acid, 25 ° C ASTM G61
** 40중량% 실리카 샌드 슬러리 18m/s** 40 wt% silica sand slurry 18 m / s
[표 2]TABLE 2
표 1의 합금의 조성Composition of the alloys of Table 1
* U.S. Patent 4,536,232의 범위내에 있는 조성으로된 As-주조합금* U.S. As-shares with compositions within the scope of Patent 4,536,232
** U.S. Patent 4,536,232의 범위내에 있는 조성으로된 열처리합금** U.S. Heat treatment alloys with compositions within the scope of Patent 4,536,232
표 1에서는 본 발명의 합금의 내식성이 아벡스(Abex) 합금보다 훨씬 더 우수함을 보여주고 있다.Table 1 shows that the alloy of the present invention has much better corrosion resistance than Abex alloys.
본 발명의 합금은 Abex U.S. 특허에서 발표한 합금과는 상이한 미세구조로 되어있다. 그 차이점은 본 발명의 합금과 Abex U.S. 특허의 합금에 관한 현미경사진인 첨부도면에서 나타내었다.The alloy of the present invention is Abex U.S. It has a different microstructure than the alloy disclosed in the patent. The difference is that the alloy of the present invention and Abex U.S. It is shown in the accompanying drawings, which are micrographs of the alloy of the patent.
제1도는 28.4% 크롬, 1.94% 탄소, 0.97% 망간, 1.48% 실리콘, 2.10% 몰리브덴, 2.01% 니켈과 1.49% 동, 그리고 나머지는 철로 구성된 아벡스 합금의 미세구조를 보여준다. 이 미세구조는 1차 오오스테나이트 수지상 조직(50부피%)과 또한 다른 한편 공정 페라이트, 보유 오오스테나이트 및 마르텐사이트로 구성된 공정조직으로 되어있다.Figure 1 shows the microstructure of an Abex alloy consisting of 28.4% chromium, 1.94% carbon, 0.97% manganese, 1.48% silicon, 2.10% molybdenum, 2.01% nickel, 1.49% copper and the rest iron. This microstructure consists of a primary austenite dendritic structure (50% by volume) and, on the other hand, a process structure consisting of process ferrite, retained austenite and martensite.
제2도는 35.8% 크롬, 1.94% 탄소, 0.96% 망간, 1.48% 실리콘, 2.06%의 몰리브덴, 2.04% 니켈, 1.48% 동 그리고 나머지는 철로 구성된 본 발명의 바람직한 합금의 미세구조를 보여준다. 이 미세구조는 아공정(hypereutectic) 형태로서 1차 페라이트 수지상조직(20부피%)과 다른한편 공정 페라이트의 매트릭스속에 미세하게 분산된 공정탄화물이 들어있는 공정 페라이트로 구성된다. 제1도의 Abex U.S. 특허의 미세구조와 비교할 때 제2도의 미세구조는 축소된 부피의 1차 수지상조직과 확대된 부피의 공정 매트릭스가 있음을 반영하며 공정 매트릭스는 비교적 탄화물 비율이 크기 때문에 아벡스 합금과 비교할 때 합금내의 강성탄화물 부피비율이 전반적으로 커진다. 유의할 것은 이러한 현상이 제3도 내지 제5도와 제1도에 보여주는 미세구조와 비교할 때 더욱 확대되는 것이 명백하다는 점이다.Figure 2 shows the microstructure of the preferred alloy of the present invention consisting of 35.8% chromium, 1.94% carbon, 0.96% manganese, 1.48% silicon, 2.06% molybdenum, 2.04% nickel, 1.48% copper and the rest iron. The microstructure consists of primary ferrite dendritic tissue (20% by volume) as a eutectic form and process ferrite containing finely dispersed eutectic carbides in a matrix of process ferrite. Abex U.S. Compared to the microstructure of the patent, the microstructure of FIG. 2 reflects the presence of a reduced volume of primary dendritic tissue and an enlarged volume of the process matrix, and the stiffness in the alloy compared to the Abex alloy due to its relatively high carbide ratio. The carbide volume ratio is generally larger. It should be noted that this phenomenon is clearly magnified when compared with the microstructures shown in FIGS. 3 to 5 and FIG.
제3도는 40.0% 크롬, 1.92% 탄소, 0.96% 망간, 1.59% 실리콘, 1.95% 몰리브덴, 1.95% 니켈, 1.48% 동 그리고 나머지는 철로 구성되어 있는 본 발명의 또다른 합금의 미세구조를 보여준다. 이 미세구조는 공정 페라이트 매트릭스속에 공정 탄화물을 포함하고 있다.3 shows the microstructure of another alloy of the present invention consisting of 40.0% chromium, 1.92% carbon, 0.96% manganese, 1.59% silicon, 1.95% molybdenum, 1.95% nickel, 1.48% copper and the remainder iron. This microstructure contains process carbides in the process ferrite matrix.
제4도는 40.0% 크롬, 2.30% 탄소, 2.77% 망간, 1.52% 실리콘, 2.04% 몰리브덴, 1.88% 니켈, 1.43% 동 그리고 나머지는 철로 구성되어 있는 본 발명의 또다른 합금의 미세구조를 보여준다. 이 미세구조는 1차 M C 탄화물이 있는 공정형태와 다른한편 공정 페라이트 매트릭스속에 공정 탄화물이 들어있는 공정조직이다.4 shows the microstructure of another alloy of the present invention consisting of 40.0% chromium, 2.30% carbon, 2.77% manganese, 1.52% silicon, 2.04% molybdenum, 1.88% nickel, 1.43% copper and the remainder iron. This microstructure is different from the process form with primary MC carbides, but with process carbides in the process ferrite matrix.
제5도는 43% 크롬, 2.02% 탄소, 0.92% 망간, 1.44% 실리콘, 1.88% 몰리브덴, 1.92% 니켈, 1.2% 동 그리고 나머지는 철로 구성되어 있는 본 발명의 또다른 합금의 미세구조를 보여준다. 이경우의 미세구조는 극소량의 1차 M C 탄화물과 다른한편 공정 페라이트 매트릭스속에 공정 탄화물이 있는 공정조직으로된 아공정형태이다.5 shows the microstructure of another alloy of the present invention consisting of 43% chromium, 2.02% carbon, 0.92% manganese, 1.44% silicon, 1.88% molybdenum, 1.92% nickel, 1.2% copper and the remainder iron. The microstructure in this case is a subprocess with a very small amount of primary MC carbides and a process structure with process carbides in the process ferrite matrix.
적당한 종래의 주조법 및 열처리 기술을 이용하여 본 발명의 합금을 제조한다. 그러나 주조법으로 합금을 형성한 후 600 내지 1,000℃범위의 온도에서 열처리하고 공기 냉각시키는 것이 바람직하다.Suitable conventional casting and heat treatment techniques are used to prepare the alloy of the present invention. However, after forming the alloy by the casting method, it is preferable to heat-treat and air cool at a temperature in the range of 600 to 1,000 ℃.
본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 여러 가지 변형방법으로 합금을 제조할 수도 있다.It is also possible to produce the alloy by various modification methods without departing from the spirit and scope of the invention.
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