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Alloy718 니켈기 초내열합금 제조공정에 대한 고찰
김진혁(J. H. Kim),장대건(D.K. Jang),신정호(J. H. Shin),송영석(Y. S. Song) 한국소성가공학회 2021 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.5
Alloy 718 은 니켈-철기(Ni-Fe based) 석출강화형 초내열합금이다. 우수한 고온강도, 가공성과 용접성을 확보하도록 Nb을 첨가하여 개발된 고강도 내열소재이다. 기지는 FCC(Face Centered Cubic)조직이며 주강화상은 Ni<sub>3</sub>Nb 조성의 디스크형상의 γ″상으로 기지와 정합관계를 갖는 DO<sub>22</sub> (Ordered bct)결정구조로 석출한다. Ni<sub>3</sub>(Al, Ti)조성의 γ´상은 구형의 미세한 석출물로 L12 결정구조(Ordered FCC)를 갖으며, 기지와 정합관계로 석출한다. 본 합금에서는 Al 과 Ti 이 상대적으로 적어 γ´상이 미량 석출하기 때문에 보조강화상으로 역할을 한다. γ″과 γ´의 부피분율의 합은 20%정도로 알려져 있다. 하지만 주요 화학 성분인 Cr, Mo, Nb, Al, Ti 등은 응고과정에서 수지상의 전단부에서 편석도가 심한 특성을 보인다. 주요성분의 편석이 심하게 발생하면 γ″과 γ´의 부피분율의 합이 작아지게 되고 합금설계시 목표로 했던 특성이 발현되기 어려워질 수 있다. 따라서 편석도를 최대한 제어하기 위해서는 Double Melting(VIM-ESR/VIM-VAR)또는 Triple Melting(VIM-ESR-VAR)공정이 최종부품의 요구특성에 따라 선별적으로 적용되고 있다. 한편으로 운전조건이 엄격한 조건에서 노출되는 관계로 고온에서 크리프 특성이 중요하며 As, Sb, Sn, Pb 등 Trace 원소의 제어를 통해 향상시킬 수 있다. 또한, 우수한 열기계적 피로특성도 요구하므로 개재물의 크기와 양을 효과적으로 제어할 필요가 있을 것으로 사료된다. 따라서, 본 연구에서는 Alloy 718 합금의 제조공정에 대해 고찰하고 편석과 개재물 잔존량을 최소화할 수 있는 공정개발에 대해 논하고자 한다.
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