KR102626122B1

KR102626122B1 - 용체화 어닐링 없이 제조된 고합금 스테인리스강 단조품

Info

Publication number: KR102626122B1
Application number: KR1020187020130A
Authority: KR
Inventors: 게르하르트 에이치 쉬로키
Original assignee: 스와겔로크 컴패니
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2024-01-16
Anticipated expiration: 2036-12-07
Also published as: CN108779539B; EP3390679A4; EP3390679B1; US20170166986A1; EP3390679A1; US10669601B2; KR20180095868A; CN108779539A; ES2925948T3; WO2017105943A1

Abstract

고합금 금속으로 형성된 열간 단조품에 제조되는 방식과 관련한 다수의 개별 특징들을 채용함으로써 유해한 금속간 상의 형성을 피하면서도 그 단조품에 통상 수행되는 단조후 용체화 어닐링 단계를 제거할 수 있다.

Description

용체화 어닐링 없이 제조된 고합금 스테인리스강 단조품

관련 출원

본 출원은 2015년 12월 14일자로 출원된 "HIGHLY ALLOYED STAINLESS STEEL FORGINGS MADE WITHOUT SOLUTION ANNEAL"라는 명칭의 미국 특허 가출원 번호 제62/267,077호에 대해 우선권 및 모든 혜택을 주장하며, 그 전체 개시 내용은 참조로 본 명세서에 완전히 원용한다.

고합금 금속, 즉 기지 금속 원소 외에 상당한 양의 추가적 금속 원소를 함유한 금속 합금은 우수한 강도 및 내부식성을 비롯하여 수많은 바람직한 특성을 보이고 있다.

도 1은 그러한 합금, 특히 AISI-2205 듀플렉스 스테인리스강에 대한 등온 시간-온도-변태(TTT) 선도를 도시하고 있다. 그러한 합금이 특정 TTT 곡선의 영역(envelope) 내의 시간 및 온도 조건으로 유지되는 경우, 그 합금을 형성하는 개별 원소들은 서로 분리(segregation)되고, 그 원소들 중 일부는 서로 합쳐져 분산된 금속간 상을 형성하는 경향이 있다. 따라서, 도 1의 각 곡선은 특정 시간 동안 특정 온도로 유지될 때에 그 합금 내에 유해한 금속간 시그마 상이 얼마나 많이(즉, 1%, 3%, 5% 및 10%) 형성되는 것을 보여주고 있다. 예를 들면, 도 1은 약 2분의 균열 기간(soak period) 동안 약 860°의 온도로 그 합금을 유지하게 되면 그 합금 내에 1%의 시그마 상의 석출을 야기하는 것을 보여주고 있다. 마찬가지로, 약 7분 동안 동일 온도로 그 합금을 유지하게 되면, 5%의 시그마 상의 형성을 야기한다.

매우 긴 시간에 대한 TTT 곡선들의 상측 부분의 외삽(extrapolation)은 그 이상에서는 금속간 상이 열역학적으로 안정하지 못하게 되는 상측 임계 온도를 구할 수 있다. 매우 긴 시간에 대한 TTT 곡선들의 하측 부분의 외삽은 그 이하에서는 금속간 상이 운동학적 이유로 형성되지 못하게 되는 하측 임계 온도를 구할 수 있다. 상측 및 하측 임계 온도에 의해 정해지는 온도 범위는 금속간 상 형성에 대한 임계 온도 범위로 불린다. 합금이 그 임계 범위보다 높은 온도로 유지되는 경우, 이미 금속간 상으로 존재하는 것들을 비롯한 그 합금 내의 모든 원소들이 스스로 재분배되어 균일한 고용체로 되는 경향이 있다. 한편, 그 합금이 임계 범위보다 낮은 온도에 있게 되면, 합금 내의 원소들은 그 합금이 그 온도로 얼마나 오래 유지되든 서로에 대해 완전히 부동(immobile)의 상태에 있다.

무의미한 양보다 많은 양으로 그 금속간 상들이 존재하게 되면, 그 합금의 특성에 해롭다. 그 결과, 고합금 금속으로 이루어진 열간 단조품에 단조후 용체화 어닐링 처리를 행하는 것이 업계 표준 실무이다. 용체화 어닐링은 금속간 상 형성에 대한 상부 임계 온도보다 높은 고온으로 합금을 가열하여 그 온도로 합금을 유지하는 것을 수반한다. 그 결과, 금속간 상을 형성한 원자 원소들은 합금의 다른 모든 원소들과 함께 고용체 상태로 되돌아 간다. 그 후, 합금은 임계 온도 범위를 통과해 급속도로 퀀칭(quenching)되어, 금속간 상의 형성을 피하거나 적어도 최소화하도록 된다.

이는 그 합금에 대한 연속 냉각 곡선, 즉 "CCT" 곡선을 도시하는 도 2에 예시되어 있다. 예를 들면, 도 2는 그러한 합금이 그 도면에서 실선으로 나타낸 냉각 방식으로 950°에서부터 600° 아래로 냉각되면, 약 1%의 유해한 시그마 상이 발생할 것이라는 것을 보여주고 있다. 한편, 그 합금이 도면에서 다른 선들로 나타낸 냉각 방식에 의해 냉각되면, 어느 냉각 속도를 따르느냐에 따라 약 3%, 5% 또는 심지어 10%의 유해한 시그마 상을 발생시킬 것이다.

수반되는 시간 및 복잡성으로 인해, 단조후 용체화 어닐링은 비용이 많이 든다. 게다가, 표면 산화, 결정립 성장으로 인한 낮은 기계적 특성, 생산 시간과 비용의 증가, 그리고 에너지와 냉각수의 소모를 비롯한 환경에 대한 부정적 영향 등의 다양한 기술적 및 상업적 문제점을 야기할 수도 있다. 따라서, 가능하다면 단조후 용체화 어닐링을 완전히 제거하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에 따르면, 고합금 금속으로 형성된 열간 단조품에 통상 수행되는 단조후 용체화 어닐링 단계는, 그 단조품이 제조되는 방식과 관련한 다수의 특정 특징들을 채용함으로써 유해한 금속간 상과 관련한 문제점들을 피하면서도 제거될 수 있다는 점을 확인하였다.

따라서, 본 발명은, 고합금 금속으로부터 열간 단조품을 제조하는 프로세스를 제공하며, 이 프로세스는, (1) 단조될 빌렛으로서 본질적으로 유해한 금속간 상이 없는 빌렛들만을 선택하는 단계; (2) 가열된 빌렛에 유해한 금속간 상이 없거나 본질적으로 없도록 하는 식으로 빌렛을 단조 온도까지 가열하는 단계; (3) 단조를 수행하되, 이 단계 동안 빌렛의 코어 및 그로부터 제조된 단조품에 금속간 상이 형성되지 않도록 하는 식으로 단조를 수행하는 단계; 및 (4) 얻어진 단조품을 어떠한 금속간 상의 형성도 실질적으로 방지하기에 충분하게 빠르게 냉각하는 단계를 포함한다.

정의

문맥상 달리 이해되지 않는다면, 본 개시에서 사용하는 이하의 용어들은 다음과 같은 의미를 가질 것이다.

"빌렛"은 본 발명의 프로세스의 단조 단계가 수행될 금속편을 의미한다. 통상, 빌렛은 하나의 단조 모재(forging stock)를 적절한 크기를 갖는 절단편(section)으로 나눔으로써 얻어진다.

"단조 모재"는 열간 또는 냉간 압연, 단조 등의 하나 이상의 금속 가공 작업을 잉곳에 행하여 그 두께 치수를 감소시킴으로써 얻어진 금속 제품을 의미한다. 대부분 경우, 단조 모재는 두께의 수 배에 달하는 길이를 갖는 로드, 바아 또는 스트립의 형태로 이루어진다.

"고합금 금속"은, Fe 또는 Ni 등의 기지 금속으로 형성되고 그 금속 합금이 고온으로 가열될 때에 금속간 상을 형성하는 경향을 갖도록 1종 이상의 다른 금속 원소를 상당량 포함하는 그러한 금속 합금을 의미한다.

"열간 단조품"은 금속간 상의 형성에 대한 상부 임계 온도보다 높은 단조 온도로 가열된 금속 빌렛에 상당한 국부적 압축력을 가함으로써 적어도 부분적으로 얻어진 형상을 갖는 금속 제품을 의미한다. 그러한 상당한 국부적 압축력은 또한 해머 또는 기타 적절한 도구에 의해 제공되지만, 2개의 상보적인 폐쇄 다이 사이에서 빌렛을 변형시킴으로써 제공될 수도 있다. 구체적 단조 작업은 롤 단조, 스웨이징, 코깅(cogging), 자유 단조(open-die forging), 형 단조(closed-die forging), 인상 단조(impression-die forging), 프레스 단조, 자동 열간 단조, 방사형 단조(radial forging), 및 업셋 단조를 포함한다.

"잉곳"은 용융 금속을 고화시켰을 때에 얻어진 금속 제품을 의미한다. 그러한 제품을 연속 주조하는 경우, 잉곳은 또한 그 제품의 종방향 절단편을 포함하는 것으로 이해야 할 것이다. "잉곳"은 열간 또는 냉간 압연, 단조 등의 열간 또는 냉간 가공 공정의 몇몇 형태에 의해 잉곳의 두께를 감소시킴으로써 얻어진 제품과는 구분하고자 하는 것이다.

"금속간 상이 실질적으로 없다"란 표현은 금속 제품 내의 금속간 상의 농도가 금속 제품의 특성에 어떠한 현저한 방식으로도 악영향을 미치지 않을 정도로 작다는 것을 의미한다. 중간 재품을 비롯한 대부분의 상업적 금속 제품은 특정 금속 제품에 대한 제품 사양에 의해 결정되는 바와 같은 원하는 세트의 특성들을 갖도록 제조된다. 금속간 상이 실질적으로 없는 금속 제품은, 특성에 악영향을 미치는 유해한 금속간 상을 함유하긴 하지만, 그 금속 제품이 여전히 제품 사양을 충족할 정도로 적은 농도로 유해한 금속간 상을 함유하는 금속 제품을 의미하는 것으로 이해해야 할 것이다.

고합금 금속

본 발명의 단조 프로세스는 고합금 금속에 수행된다.

따라서, 하나의 실시예에서, 본 발명의 단조 프로세스는 Fe 외에 추가적 금속 원소를 상당한 양으로 함유하는 철계 합금에 수행된다. 그 예로는, 마르텐사이트 스테인리스강, 페라이트 스테인리스강, 오스테나이트 스테인리스강, 고합금 오스테나이트 스테인리스강, 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강, 및 린 듀플렉스(lean duplex), 듀플렉스, 슈퍼 듀플렉스 및 하이퍼 듀플렉스 스테인리스강 등의 오스테나이트-페라이트 스테인리스강을 포함한다.

이와 관련한 특정 관심 대상의 강은 500 이상의 CP 값을 갖는 것들이다. CP 값은 합금 내에서 금속간 상의 석출의 운동학적 상대적 지수이다. 이는 U.S. 5,494,636에 기술되어 있으며, 그 개시 내용은 본 명세서에 참조로 인용된다. 합금의 CP 값은 이하의 식을 이용하여 계산될 수 있으며, 여기서 백분율은 총 합금 중량에 기초한 중량 백분율이다.

CP=20×%Cr+0.3×%Ni+30×%Si+40×%Mo+5×%W+10×%Mn+50×%C-200×%N

500 미만의 CP 값을 갖는 합금은 고온으로 가열될 때에 유해한 금속간 상을 급속도로 발생시키기가 특히 쉽지 않다. 한편, 500 내지 700의 CP 값을 갖는 합금은 그러한 경향을 어느 정도 보이지만, 700 내지 750의 CP 값을 갖는 합금은 그러기가 훨씬 더 쉽다. 750 내지 800 및 그 이상의 CP 값을 갖는 합금은 고온으로 가열될 때에 유해한 금속간 상을 발생시키기가 특히 쉽다. 본 발명에 따르면, 그러한 모든 합금, 특히 500 내지 700, 701 내지 750, 751 내지 800 및 그 이상의 CP 값을 갖는 합금으로 이루어진 빌렛이, 단조후 용체화 어닐링 없이 열간 단조품이 제조되더라도 유해한 금속간 상이 없거나 거의 없는 열간 단조품을 제조하기 위해 본 발명의 프로세스의 원재료로서 이용될 수 있다.

이와 관련하여 특히 주목해야할 것은 슈퍼 스테인리스강, 즉, 약 19 내지 26중량%의 Cr과 3 내지 8중량%의 Mo를 함유한 스테인리스강이다.

기본적으로, 두 가지 형태의 슈퍼 스테인리스강, 즉 오스테나이트 상 조직을 갖는 것과 듀플렉스 상 조직을 갖는 것이 존재한다. 오스테나이트 상 조직을 갖는 슈퍼 스테인리스강은 통상 약 19 내지 25 중량%의 Cr과 5 내지 8중량%의 Mo를 함유하며, 때로는 "슈퍼-오스테나이트 6-몰리" 합금으로 불린다. 그러한 강의 예로는 AISI-N08367(합금 6XN 또는 AL6XN), AISI-S31254(합금 254), AISI-N08925(합금 1925hMo) 및 AISI-S31266(합금 866)을 포함한다. 듀플렉스 상 조직을 갖는 슈퍼 스테인리스강은 통상 약 24 내지 26 중량%의 Cr과 3 내지 5중량%의 Mo를 함유하며, 때로는 "슈퍼듀플렉스" 스테인리스강으로 불린다. 그러한 강의 예로는 AISI-S32750(합금 2507) 및 AISI-S32760 (합금 Zeron 100)을 포함한다.

본 발명의 단조 프로세스가 수행될 수 있는 추가의 금속 합금으로는 적어도 약 2중량%의 Mo와 적어도 18중량%의 Cr을 함유한 니켈계 합금이 있다. 그 특정 예로는 합금 AISI-N0820(합금 C20 또는 "Carpenter 20"), AISI-N08031(합금 31) 및 AISI-N08825(합금 825)를 포함한다.

본 발명의 단조 프로세스가 수행될 수 있는 또 다른 합금으로는 예로서 AISI-S32654(합금 654) 및 AISI-S531277 (합금 27-7Mo)을 포함한 "슈퍼-오스테나이트 7 몰리" 합금; AISI-N08904(합금 904L) 등의 "고합금 오스테나이트" 스테인리스강; AISI-532101(합금 LDX 2101) 등의 "린 듀플렉스" 합금; AISI-S32205(합금 2205) 등의 표준 듀플렉스 합금(regular duplex alloy); AISI-S33207(합금 SAF 3207) 등의 "하이퍼 듀플렉스" 합금; 및 AISI-S31600(합금 316) 및 AISI-S31700(합금 317) 등의 공지의 "통상(conventional)"의 오스테나이트 스테인리스강이 있다.

마지막으로, 역시 특히 주목할 만 것으로는 용체화 어닐링을 요구하는 것으로 알려진 ASTM A182에서 확인되는 모든 합금들이 있다. 특히, ASTM 테스트 방법의 표 1을 참조하기 바란다.

시작 재료

본 발명에 따르면, 기계적 강도 및 우수한 내부식성을 비롯한 특성들의 바람직한 조합을 나타내는 고합금 금속으로 제조된 열간 단조품은, 그 단조품이 제조되는 방식과 관련하여 다수의 별개의 특징들을 채용함으로서 종래에 필요한 것으로 여겨졌던 제조 후의 용체화 어닐링을 단조품에 행해지 않고 제조될 수 있다는 점이 확인되었다.

선택적인 것으로 간주될 수 있지만 여전히 중요한 그 특징 중 첫 번째는 본 발명의 프로세스가 수행되는 빌렛을 선택하는 방식에 관한 것이다. 이 특징에 따르면, 단지 유해한 금속간 상이 본질적으로 없는 빌렛만이 그 용도로 선택된다.

도 1과 관련하여 앞서 언급한 바와 같이, 듀플렉스 스테인리스강 등의 고합금이 충분히 긴 시간 동안 임계 온도 범위 내(즉, 특정 TTT 곡선에 의해 정해지는 영역 내)에 유지되는 경우, 합금을 형성하는 원소 중 일부는 서로 합쳐져 분산된 금속간 상을 형성할 수 있다. 그 금속간 상은, 무의미한 양보다 많이 존재하는 경우, 그러한 합금으로 제조된 열간 단조품이 단조 후에 용체화 어닐링이 행해지지 않았다면 나쁜 특성을 나타내게 되는 근본적인 이유이다. 따라서, 유해한 금속간 상이 없거나 본질적으로 없는 빌렛으로 시작하는 것이 타당할 것으로 여겨질 것이다.

하지만, 몇몇 경우에 상업적 실무에서 주조 공장에서 얻어지는 단조 모재가 반드시 완전히 용체화 처리된 상태에 있지는 않다. 대부분의 합금의 경우, 합금의 잉곳 또는 바아 스톡(barstock)을 단조 모재로 열간 가공 또는 열간 압연하는 데에 통상 이용되는 고온이 그 합금을 용체화 어닐링하는 데에 필요한 고온과 대략 동일하다. 게다가, 주조 공장에서 단조 모재를 그 제조 작업의 일부로서 급속도로 퀀칭하는 것이 통상의 실무이다. 그 결과, 얻어지는 단조 모재는 유해한 금속간 상이 없거나 실질적으로 없을 것이라는 가정을 할 수 있다.

하지만, 특정 주조 공장에서의 작업에서 실제 이용되는 열간 가공 온도는 유효한 용체화 어닐링을 달성하는 데에 필요한 최소 온도보다 작을 수 있다. 게다가, 급속 퀀칭이라는 것도 충분히 신속하지 않을 수도 있다. 그래서, 별도로 용체화 어닐링되지 않은 그러한 단조 금속은 그 열 이력이 유해한 금속간 상 모두를 제거하기에는 불충분하였을 수 있기 때문에 상당한 양의 유해한 금속간 상을 함유하고 있을 실제 위험이 존재한다.

다른 경우에, 상업적 실무에서 단조 모재는 고객에게로 수송되기 전에 주조 공장에서 용체화 어닐링된다. 때로는, 주조 공장은 단순히 단조 모재가 수송 전에 용체화 어닐링되었기 때문에 유해한 금속간 상이 없다는 점을 고객에게 보장한다. 하지만, 이러한 상황에서, 실제로 수행된 용체화 어닐링 프로세스가 존재했을 수 있는 유해한 금속간 상을 전부 또는 실질적으로 전부 제거하기에 불충분하였을 위험은 여전히 존재한다.

또 다른 경우에, 상업적 실무에서 주조 공장은 단조 모재의 특정 시편 또는 그 단조 모재의 대표 샘플에 대해 수행된 실제 분석 테스트에 기초하여 배달될 단조 모재의 성분, 특성 및 상 조직에 대한 분석 증명서를 고객에게 제공한다. 이러한 상황에서, 수령한 단조 모재가 여전히 유해한 금속간 상을 함유하고 있을 우려는 덜하다.

본 발명의 첫 번째 특징에 따르면, 유해한 금속간 상이 본질적으로 없는 빌렛만을 본 발명의 단조 프로세스에 의해 가공되도록 선택되는 것을 보장하는 데에 주의를 기울인다. 실무적 측면에서, 이는 주조 공장에서의 처리 이력 및/또는 빌렛들이 얻어지는 단조 모재의 용체화 어닐링에 관한 주조 공장에 의한 보증에만 의존해서는 이루어질 수 없다. 오히려, 단조 모재 및 나아가서는 그 단조 모재로부터 얻어지는 빌렛에는 실제로 유해한 금속간 상이 없거나 실질적으로 없다고 결론내리기 위해 하나 이상의 추가적 단계가 필요하다.

그 추가적 단계들 중 하나에 따르면, 본 발명의 열간 단조 프로세스에 이용하기 위해 선택된 빌렛이 실제로 유해한 금속간 상이 없거나 본질적으로 없다고 가정할 수 있기 전에 빌렛, 그 빌렛이 얻어지는 단조 모재 또는 적어도 그 단조 모재의 대표 샘플의 상 조직에 대한 분석 증명서가 필요하다. 본 발명의 열간 단조 프로세스를 수행하는 당사자는 그러한 분석 증명서를 스스로 획득할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 본 발명의 열간 단조 프로세스를 수행하는 당사자는 또한 주조 공장/공급업자로부터 받은 정보에 의존하는 것이 타당하다고 확인한 상황에서 그 주조 공장/공급업자로부터 얻은 분석 증명서에 의존할 수도 있다.

채용되는 특정 공정에 관계없이, 본 발명의 프로세스의 시작 재료, 즉 본 발명의 열간 단조 프로세스가 실시되는 빌렛은 제조되는 최종 열간 단조품에서의 합금 특성을 나쁘게 하는 유해한 금속간 상이 없거나 실질적으로 없도록 선택하는 것이 중요하다.

본 발명의 특정 실시예에서, 본 발명의 프로세스에 의해 제조된 열간 단조품에 유해한 금속간 상이 없거나 실질적으로 없도록 보장하는 데에 도움을 주도록 취해질 수 있는 또 다른 단계는 제조되는 열간 단조품의 최대 두께를 제한하는 것이다. 고유의 열전달의 제약으로 인해, 단조품이 크면 클수록 그 코어를 급속 냉각시키기는 더욱 어려워진다. 이것이 실무적 측면에서 의미하는 바는, 단조품의 두께가 커짐에 따가 용체화 어닐링 후 금속간 상이 형성되는 것을 방지하기에 충분하게 급속도로 단조품의 코어를 냉각시키는 것은 더 어려워지거나 심지어는 불가능하다는 것이다. 그래서, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제조되는 단조품의 최대 두께 또는 직경은 열전달 문제가 발생하는 것을 피하기에 충분하게 작은 값으로 제한된다.

따라서, 본 발명의 그러한 실시예에서, 제조되는 열간 단조품의 최대 두께 또는 직경은 12cm, 9cm, 6cm, 5cm, 4cm, 또는 심지어 3cm으로 제한된다.

빌렛 가열

본 발명의 프로세스의 또 다른 특징은 빌렛을 단조 온도까지 가열하는 방식에 관한 것이다.

도 3은 열간 단조품의 제조 시에 시간과 온도 간의 관계를 나타내는 열 이력 선도이다. 완벽함을 기하기 위해, 도 3은 본 개시의 이전 섹션에서 논의한 바와 같이 유해한 금속간 상이 없거나 실질적으로 없도록 보장하기 위해 주조 공장에서 단조 모재에 대해 통상 수행되는 용체화 어닐링 단계를 포함하고 있다. 게다가, 예시를 위해, 그 단조 모재는 상온으로 냉각시킨 잉곳(또는 두께를 감소시키도록 그 잉곳을 열간 가공하여 제조된 중간 제품)으로부터 얻어진 것으로 가정한다.

단조 모재가 상온 또는 거의 상온에 있는 포인트(20)에서 시작하여, 단조 모재는, 그 합금의 임계 온도 범위(CTR)보다 높은 포인트(22)까지 단조 모재를 먼저 가열하는 용체화 어닐링 공정을 거치게 된다. 이어서, 그 합금 내에 존재했을 수 있는 유해한 금속간 상이 전부 또는 실질적으로 전부 다시 분해되는 것을 보장하기에 적절한 시간 동안 그 온도로 유지된다. 그 때, 포인트(24)에 도달하게 되면, 그 단조 모재를 통상 물 또는 기타 냉각 액체와 접촉시켜 급속 퀀칭함으로써 포인트(26)에서의 상온으로 다시 냉각한다. 그 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이러한 급속 퀀칭 공정 중에, 단조 모재는 Δt₁로 나타낸 소정 시간 동안 그 합금의 임계 온도 범위(CTR) 내에 있게 된다.

본 개시의 이전 섹션에서 논의한 바와 같이, 본 발명의 프로세스가 수행되는 빌렛에 유해한 금속간 상이 없거나 실질적으로 없도록 보장하는 데에 주의를 기울인다. 이것이 도 3에 도시한 단조 모재의 측면에서 의미하는 바는, 포인트(22)와 포인트(24) 간의 연장선에 의해 나타낸 바와 같은 합금이 임계 온도 범위(CTR)보다 높게 유지되는 시간은, 단조 모재에 원래 존재하였을 수 있는 임의의 유해한 금속간 상을 다시 분해시키기에 충분하게 길고, 또한 Δt₁은 단조 모재가 임계 온도 범위(CTR)를 통과해 냉각될 때에 유해한 금속간 상이 본질적으로 형성되지 않도록 하기에 충분하게 짧다는 점이다.

본 발명의 프로세스의 가열 단계를 살펴보면, 그 가열 단계는 도 3에서 포인트(28)와 포인트(30) 간의 연장선으로 도시되어 있다. 본 발명의 프로세스의 이러한 두 번째 특징에 따르면, 가열 단계는 그 가열 단계가 완료될 때(통상은 가열 단계를 실행하는 데에 이용된 가열 소스로부터 가열 빌렛이 제거될 때일 것임) 얻어진 가열 빌렛에 유해한 금속간 상이 없거나 실질적으로 없도록 하는 식으로 행해진다.

이는 바람직하게는 적어도 도면에서 Δt₂로 나타낸 바와 같은 빌렛이 임계 온도 범위 내에 있게 되는 시간 동안에 빌렛을 가능한 신속하게 단조 온도로 가열함으로써 행해진다. 이를 위해, 노 내에서의 복사 가열은 너무 느리기 때문에 가열은 통상 저항 또는 유도 가열에 의해 행해진다. 빌렛을 임계 온도 범위 내에 있는 동안 가능한 신속하게 가열하면, 그 기간 동안 유해한 금속간 상의 임의의 형성을 상당히 최소화하고 통상은 그 형성을 완전히 또는 적어도 본질적으로 완전히 제거하게 된다.

종래의 상업적 실무에서, 상기한 바와 같이, 대부분의 경우에 이용되는 빌렛에 유해한 금속간 상이 없거나 실질적으로 없는지가 불확실하다. 이러한 이유로, 임의의 상당한 양의 금속간 상을 함유한 빌렛의 가열 시에 크랙 발생을 방지한다는 점에서 빌렛을 단조 온도까지 상당히 느리게 가열하는 것은 흔치 않은 일이 아니다. 실제로, 한 제조업자는 그의 고합금 금속 제품 중 적어도 하나, 즉 슈퍼 듀플렉스 2507 스테인리스강은 그러한 이유로 서서히 가열해야 한다고 권하고 있다. 인터넷 사이트 http://smt.sandvik.com/en/materials-center/material-datasheets/billets/sandvik-saf-2507/ 참조. 이러한 느린 가열 중에, 빌렛이 그 임계 온도 범위 내에 있을 때에 추가적 금속간 상이 형성될 것이다.

이러한 기법과는 대조적으로, 본 발명의 프로세스에서, 빌렛은 바람직하게는 유해한 금속간 상의 임의의 새로운 양의 형성을 가능한 최대한으로 피하게 위해 가능한 한 신속하게 가열된다. 이를 행할 수 있는 주된 이유는, 본 발명의 열간 단조 프로세스가 수행되는 빌렛 시작 재료에는 본 개시의 이전 섹션에서 논의한 바와 같이 금속간 상이 없거나 실질적으로 없기 때문이다. 그 결과, 가열 단계가 완료되었을 때에 얻어진 가열 빌렛은 계속 유해한 금속간 상이 없거나 실질적으로 없다.

가열 소스로부터 제거될 때에 유해한 금속간 상이 없거나 실질적으로 없는 가열 빌렛을 생성하도록 그 가열 단계를 수행할 수 있는 제2의 방안은, 존재할 수 있는 임의의 유해한 금속간 상을 다시 분해시키기에 충분하게 오랫동안 빌렛을 임계 온도 범위보다 높게 가열하는 것을 계속하는 것이다. 예를 들면, 빌렛의 가열 시에 빌렛이 그 합금의 임계 온도 범위 내에 있게 되는 기간보다 긴 시간 동안 금속간 상 형성에 대한 상부 임계 온도보다 높게 빌렛의 온도를 유지하면, 일반적으로 가열 중에 형성되었을 수 있는 임의의 유해한 금속간 상이 단조 단계가 시작되기 전에 제거된다는 점이다. 가열의 두 번째 방안이 추가적 시간 및 가열을 요구하지만, 그럼에도 유해한 금속간 상이 없거나 실질적으로 없는 가열 빌렛을 생성하는 데에 효과적이다.

빌렛의 단조

본 발명의 열간 단조 프로세스의 다음 단계에서, 가열 빌렛은 상당한 열간 가공의 적용에 의해 단조품으로 전환된다. 이는, 롤 단조, 스웨이징, 코깅, 자유 단조, 형 단조, 인상 단조, 프레스 단조, 자동 열간 단조, 방사형 단조, 및 업셋 단조를 비롯한 임의의 가공 기법에 의해 행해질 수 있다.

도 3에서, 단조 단계는 포인트(30)에서부터 포인트(32)까지 연장하는 라인으로 나타낸다. 거기에 도시한 바와 같이, 단조 단계는 가열 빌렛이 가열 소스로부터 제거되는 때인 포인트(30)에서 시작하여 생성된 단조품의 급속 냉각이 시작하는 때인 포인트(32)에서 종료한다. 본 발명의 열간 단조 프로세스의 또 다른 특징에 따르면, 열간 단조 단계는 금속간 상이 그 단계 동안에 빌렛/단조품 내에 또는 적어도 빌렛/단조품의 코어 내에 형성되지 않도록 하는 식으로 이루어진다. 이는 또한 빌렛/단조품 또는 적어도 그 코어의 온도가 전체 단조 단계 동안 내내 임계 온도 범위(CTR)의 상측 한계 아래로 떨어지지 않도록 보장함으로써 달성된다.

상업적 실무에서, 단조 단계는 통상, 가열 소스로부터 빌렛을 제거하고, 가열 빌렛을 단조 장치로 옮기고, 빌렛을 열간 단조하고, 그렇게 형성된 단조품을 단조 장치로부터 제거하고, 단조품을 급속 냉각 스테이션으로 옮기고, 그리고 급속 냉각 작업을 개시하는 것을 비롯한 다수의 상이한 작업들을 수반한다. 너무 긴 단조 작업, 크기가 큰 단조품 및 비효율성을 비롯한 다양한 이유로, 단조 단계의 완료는 수 십분 내지 수 시간, 심지어는 더 오래 걸릴 수도 있다. 하지만, 도 3에 도시한 바와 같이, 빌렛이 포인트(30)에서 가열 소스로부터 제거되자마자, 그 빌렛은 빠르게 냉각하기 시작한다. 그 결과, 종래의 실무에서, 빌렛/단조품 또는 적어도 빌렛/단조품의 상당 부분의 온도가 무의미하지 않은 시간 동안 임계 온도 범위(CTR)의 상측 한계 아래로 떨어지는 것은 흔치 않은 일이 아니다.

이것이 발생하더라도, 종래 실무에서 몇몇 경우에 그 때에 도입된 임의의 유해한 금속간 상은 그러한 제품에 대해 항시 행해지는 후속 용체화 어닐링에 의해 제거될 수 있다는 생각에 기초하여 아무런 조치도 취해지지 않는다. 하지만, 보다 통상적으로는 단조품은 형성된 유해한 금속간 상의 적어도 일부를 급속 냉각을 시작하기 전에 다시 분해시키도록 재가열된다.

본 발명의 프로세스의 특징에 따르면, 전체 단조 단계 동안 내내 임계 온도 범위(CTR)의 상측 한계보다 높게 빌렛/단조품의 온도를 유지하는 것이 그 시간 동안 유해한 금속간 상이 형성되지 않도록 보장하기 때문에, 후속 용체화 어닐링 및/또는 단조 단계 중에 빌렛/단조품의 재가열에 의존하는 그러한 종래의 실무는 불필요한 것으로서 피할 수 있다.

이론상으로, 빌렛/단조품의 온도가 전체 단조 단계 동안 내내 임계 온도 범위(CTR)의 상측 한계보다 높게 유지되도록 보장하는 가장 간단한 방안은 단조 단계의 다양한 시간 및/또는 스테이지에서 빌렛의 온도를 모니터링하는 것으로 여겨질 것이다. 하지만, 이는 실제로는 다양한 이유로 실현할 수 없는 것으로 드러났다. 따라서, 프로세스 제어의 측면에서, 빌렛/단조품의 온도가 원하는 수준으로 유지되도록 보장하는 가장 용이한 방안은 단조 단계의 시작과 종료 사이의 시간, 즉 도 3에서 포인트(30)와 포인트(32) 간에 경과한 시간을 모니터링하는 것이다. 이러한 경과 시간을 모니터링하는 것에 추가하여, 본 발명의 몇몇 실시예에서는 포인트(30)에서의 빌렛의 온도, 즉 상기한 가열 단계 중에 가열이 행해진 가열 소스를 빌렛이 떠날 때의 빌렛의 온도 역시 모니터링될 수 있다.

이와 관련하여, 제조될 각각의 특정 열간 단조품에 대해, 빌렛/단조품이 가열 소스를 떠난 후 임계 온도 범위(CTR)의 상측 한계에 의해 정해지는 온도까지 냉각할 때 걸리는 시간의 길이는 용이하게 계산될 수 있다. 따라서, 빌렛/단조품의 온도가 전체 단조 단계 동안 내내 상측 한계보다 높게 유지되도록 보장하는 가장 용이한 방안은 단조품의 급속 퀀칭을 그 시간의 길이가 만료되기 전에 시작하도록 보장하는 것이다.

따라서, 본 발명의 전체 단조 단계는 그 시작부터 종료에 이르기까지 3분 미만 내에, 보다 통상적으로 2분 미만 내에, 90초 미만 내에, 75초 미만 내에, 60초 미만 내에, 45초 미만 내에, 심지어는 30초 미만 내에 수행하는 것이 고려될 수 있다. 물론, 그 단계를 그렇게 빨리 수행하는 것은 통상 현질적인 문제로서 빌렛/단조품이 상당히 작을 것을 요구하며, 이는 본 발명에 의해 고려되는 고합금강 금속으로 제조된 수많은 열간 단조품의 경우에 해당한다.

이와 관련하여, 숙련된 야금 업자라면, 고유의 열전달 한계로 인해 금속 공작물의 코어가 가열 또는 냉각되는 속도는 통상 그 공작물의 표면이 가열 또는 냉각되는 속도보다 느리다는 점을 이해할 것이다. 게다가, 숙련된 야금 업자라면, 그 차이는 공작물의 크기가 커짐에 따라 커진다는 것도 이해할 것이다. 게다가, 숙련된 야금 업자라면, 단조 해머 또는 기타 열간 단조 도구가 히트 싱크로서 기능하여, 그 도구에 의해 타격되는 빌렛의 특정 표면으로부터 잠열(latent heat)을 사실상 신속하게 흡수할 수 있고, 이에 의해 빌렛 표면을 매우 빨리 냉각시킨다는 점도 이해할 것이다. 이러한 이유로, 숙련된 야금 업자라면, 공작물이 가열 또는 냉각되는 수많은 다른 야금 프로세스에서와 같이 본 발명의 프로세스에서 가공될 빌렛/단조품의 내부 또는 코어의 온도는 그 빌렛/단조품의 표면의 온도와는 다르다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명에 있어서, 빌렛/단조품의 온도가 전체 단조 단계 동안 내내 임계 온도 범위(CTR)의 상측 한계보다 높게 유지된다고 말하는 것은 그 빌렛/단조품의 모든 부분이 항시 그 온도보다 높게 유지됨을 의미하고자 하는 것이 아니라는 점을 이해하는 것이 중요하다. 오히려, 의미하고자 하는 바는, 단조 단계 동안 몇몇 시점에서 빌렛/단조품의 몇몇 부분의 온도가 어느 정도의 시간 동안 그 온도보다 아래로 떨어질 수도 있다는 점이다. 하지만, 그것이 발생하더라도, 그것이 발생하는 시간뿐만 아니라 온도 강하가 발생하는 빌렛/단조의 부분은, 얻어진 열간 단조품이 적용 가능한 그 제품 사양을 여전히 충족할 것이라는 의미에서 그 열간 단조품에 대한 영향이 무의미할 정도로 작다.

따라서, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 특히 제조되는 부품이 작은 경우, 빌렛/단조품의 전체 부분의 온도가 전체 단조 단계 동안 내내 임계 온도 범위(CTR)의 상측 한계보다 높게 유지될 것이라는 점을 이해할 것이다. 반면, 다른 실시예에서, 특히 부품이 보다 큰 경우, 빌렛/단조품의 코어는 줄곧 임계 온도 범위의 상측 한계보다 높게 유지되는 한편, 빌렛/단조품의 외면의 일부 또는 전부는 유해한 금속간 상이 임의의 상당한 정도로 형성될 수 있도록 하기에는 너무 짧은 시간 동안 그 온도 아래로 떨어질 수도 있다. 또 다른 실시예에서는 심지어 빌렛/단조품의 코어도 매우 짧은 시간 동안 그 온도 아래로 떨어질 수 있는 것도 가능하다. 하지만, 이는 빌렛/단조품이 매우 작을 때에만 발생할 수 있는데, 이는 코어의 온도, 바람직하게는 전체 빌렛/단조품의 온도가 전체 단조 단계 동안 내내 임계 온도 범위(CTR)의 상측 한계보다 높게 유지되는 본 발명의 다른 실시예들보다는 덜 바람직하다.

빌렛/단조품의 온도가 본 발명의 프로세스의 전체 단조 단계 동안 내내 임계 온도 범위(CTR)의 상측 한계보다 높게 유지도록 보장하기 위해, 그 단계를 실시하는 데에 이용되는 장비 또는 적어도 그 일부를, 주변 조건으로부터의 급속 냉각을 방지하게 충분하게 높은 고온으로 유지하는 것을 비롯한 기타 단계들이 이용될 수도 있다.

급속 냉각

본 발명의 프로세스의 단조 단계가 완료되고 나면, 얻어진 단조품은 임계 온도 범위(CTR) 아래의 온도로 급속 냉각된다. 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 이는 금속간 상이 임의의 현저한 양으로 형성되는 것을 방지하기에 충분하게 빠르도록 하는 식으로 행해진다.

도 3에서, 급속 냉각 단계는 포인트(32, 34) 간의 연장선에 의해 나타내고 있는데, 실제 실무에서는 단조품은 통상 포인트(36)로 나타낸 바와 같이 상온에 근접한 온도 아래로 급속 냉각될 것이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 급속 냉각 단계는 열간 단조품이 냉각 매체와 처음으로 접촉하는 포인트(32)에서 시작하여, 그 열간 단조품이 임계 온도 범위(CTR)의 하측 한계 아래의 온도로 냉각된 포인트(34)에서 종료된다. 본 발명의 프로세스의 이러한 특징에 따르면, 냉각 단계에서 열간 단조품의 냉각은, 그 열간 단조품이 임계 온도 범위(CTR) 내에 있게 되는 도면에서 Δt₃으로 나타낸 시간이 유해한 금속간 상이 적어도 임의의 상당한 정도로 형성될 기회를 갖지 못할 정도로 짧도록 이루어진다.

이는, 열간 단조품을 물 또는 기타 냉각 액체와 접촉시키거나, 열간 단조품을 냉각 액체 내에 침지거나, 냉각 액체의 제트 또는 스프레이를 열간 단조품에 분사하거나, 또는 기타 적절한 공정 등의 임의의 통상의 방식으로 행해질 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 이는 각 열간 단조품을 냉각 액체 내에 개별적으로 침지시키거나, 혹은 용체화 어닐링 후에 통상 함께 퀀칭되는 많은 수의 단조품으로서보다는 동일 빌렛으로 제조된 적은 수의 소형 단조품으로서 침지시킴으로써 달성된다.

이와 관련하여, 종래의 실무에서, 비교적 크기가 작은 열간 단조품을 급속 퀀칭하는 통상의 방법은, 열간 단조품의 그룹을 트레이, 바스켓 또는 기타 유지 장치에 배치하고 그 트레이와 그 내용물 전부를 냉각 액체에 침지시키는 것이다. 이러한 기법은, 열간 단조품의 그룹을 트레이/홀더에 배치하는 데에 지연이 수반된다는 점은 물론, 서로에 대한 열간 단조품들의 조밀 패킹(close packing)과 트레이 또는 기타 홀더의 질량은 각 열간 단조품의 표면과 접촉하는 냉각 액체의 유효 열용량을 감소시킨다는 점으로 인해 본질적으로 급속 냉각 프로세스를 느리게 한다. 이러한 문제점은 각 열간 단조품의 냉각이 발생하는 속도를 높이도록 각 열간 단조품을 개별적으로 냉각 액체에 침지시킨다면 피할 수 있다.

따라서, 본 발명의 프로세스의 본 특징에 따르면, 5kg 이하, 3kg 이하, 2.5kg 이하, 2kg 이하, 1.5kg 이하, 1kg 이하 또는 심지어 0.5kg 이하의 중량이 나간다는 의미에서 비교적 작은 복수의 열간 단조품을 제조하도록 본 발명의 프로세스가 수행되는 경우, 그 열간 단조품을 각각 냉각수의 또는 기타 액체의 풀(pool)에 개별적으로 침지시킴으로써 급속 냉각시키는 것이 고련된다. 통상적으로, 이러한 형태의 복수의 열간 단조품은 순차적으로, 즉 하나 뒤에 또 하나를 제조하는 식으로 제조되며, 따라서, 개별 열간 단조품들을 동일한 순차적 방식으로 냉각 액체에 개별적으로 침지시키는 것도 고려되는데, 이는 전술한 바와 같이 냉각이 발생하는 속도를 높일 뿐만 아니라, 각각의 단조품에 대해 단조의 완료와 급속 냉각의 개시 간의 지연 시간을 최소화할 수 있다.

다른 상황에서, 복수의 단조품이 동일 빌렛으로 제조되며, 복수의 빌렛이 순차적으로 가공되어 그러한 복수의 열간 단조품을 형성한다. 이러한 상황에서, 동일 빌렛으로부터 제조된 복수의 단조품은 본질적으로 동일한 시간에 제조되기 때문에, 동일 빌렛으로 제조된 단조품의 그룹은 함께 급속 냉각될 수도 있다. 하지만, 이 경우, 각 그룹이 제조되는 순서대로 단조품의 각 그룹을 개별적으로 급속 냉각시키는 것이 여전히 바람직하다.

전체적 본 발명의 프로세스

상기한 바로부터, 열간 단조 제품을 제조할 단조 모재가 주조 공장에서 어떻게 처리되었는지부터 시작하여, 단조 후에 그 제품을 얼마나 급속도로 냉각시키느냐로 끝나는, 열간 단조품의 제조에 있어서의 임의의 스테이지 동안에 유해한 금속간 상이 형성될 수 있다는 점을 알 수 있다. 게다가, 상기한 바로부터, 본 발명의 프로세스의 중요한 양태는, 형성되는 유해한 금속간 상의 양을 제거하거나 적어도 최소화하도록 각 제조 스테이지에서 주의를 기울인다는 점이라는 것을 또한 알 수 있을 것이다.

이를 위해, 본 발명의 프로세스를 수행하는 데에 있어 가장 중요한 점은, 얻어지는 최종 열간 단조품에는 적용 가능한 제품 사양을 충족한다는 의미에서 유해한 금속간 상이 없거나 실질적으로 없다는 점이라는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 도 1 및 도 2에 그 TTT 선도 및 CCT 곡선이 제공된 특정 AISI-2205 합금은 수많은 용례(화학물질 가공, 스크러버, 펄프 공장, 표백 세탁기(bleach washer), 식품 가공, 유전 배관 등)에 이용하기에 적합한 열간 단조품으로 제조될 수 있다. 마찬가지로, 훨씬 더 큰 강도 및 내부식성을 갖는 단조품은 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강으로 제조될 수 있고, 그에 대한 관련 사양에서는 그 열간 단조품이 0.0004 g/cm² 이하의 중량 손실을 보이며, ASTM-G48에 의해 결정되는 바와 같은 피팅(pitting)이 없으며, 그리고 ASTM-A182에 따라 적어도 80ksi의 0.2% 항복 강도를 가질 것을 제시하고 있다. 이러한 요건은 본 개시의 맥락에서 금속간 상이 "본질적으로 없는" 슈퍼 듀플렉스 합금으로 제조된 열간 단조품에 의해 충족될 수 있다.

따라서, 본 발명의 프로세스의 각 단계가 금속간 상의 형성을 가능한 한 최대한으로 최소화하거나, 그 금속간 상의 형성을 완전히 피하도록 수행하는 것이 필수는 아니라는 점 또한 이해해야 할 것이다. 오히려, 필요로 하는 것은, 최종적으로 제조되는 열간 단조품 내의 유해한 금속간 상의 농도가 적용 가능한 제품 사양을 여전히 충족할 정도로 충분히 낮도록 그 특징들의 조합을 본 개시에서 논의한 바와 같이 채용하는 것이다.

이상, 본 별명의 몇몇 실시예에 대해서만 설명하였지만, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 수많은 수정이 이루어질 수 있다. 그러한 수정 전부는 이하의 청구 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims

고합금 금속으로부터 단조품을 제조하는 프로세스로서, (a) 고합금 금속으로 이루어진 빌렛을 가열 소스에서 단조 온도로 가열하는 단계; (b) 가열된 빌렛을 가열 소스에서 제거하여 단조를 행하고, 이에 의해 가열된 단조품을 형성하는 단계; (c) 제조된 상기 가열된 단조품을 냉각 액체와 접촉시킴으로써 상기 가열된 단조품을 상기 고합금 금속의 임계 온도 범위 아래로 냉각시키는 단계; (d) 제조된 냉각된 단조품에, 형성되었을 수 있는 임의의 유해한 상의 양을 감소시키도록 단조후 용체화 어닐링 및 이에 후속한 급속 퀀칭을 행하여, 제조된 단조품이 상기 고합금 금속으로 이루어진 단조품에 적용 가능한 미리 정해진 제품 사양을 충족하는 것을 보장하는 단계를 포함하며,
상기 프로세스의 단순화를 위해,
(1) 단조될 빌렛으로서 본질적으로 유해한 금속간 상이 없는 빌렛들만을 선택하는 것;
(2) 가열 단계 (a)에서 저항 또는 유도 가열에 의해 빌렛을 가열하여, 이 단계에서 형성될 수 있는 임의의 유해한 금속간 상을 재용해시킬 필요성을 피하도록 하는 것; 및
(3) 상기 가열된 빌렛이 가열 소스로부터 제거될 때와 상기 가열된 빌렛이 냉각 액체와 접촉될 때 간의 경과 시간이 3분 미만이 되도록 단조 단계 (b) 및 냉각 단계 (c)을 수행하는 것; 및
(4) 유해한 상이 상기 단조 단계 (b)중에 빌렛의 코어에 형성되지 않도록 상기 고합금 금속의 임계 온도 범위의 상한보다 높게 상기 단조 단계 (b) 중에 상기 빌렛의 코어의 온도를 유지하는 것
을 포함하여, 단계 (c)에서 얻어진 단조품이 이미 상기 미리 정해진 제품 사양을 충족하기에 충분하게 유해한 상의 형성을 최소화는 식으로 단계 (a), (b) 및 (c)을 수행함으로써 단계 (d)를 제거하는 것을 포함하며,
상기 고합금 금속은 500 이상의 CP 값을 가지며, 합금의 CP 값은 이하의 식:
CP=20×%Cr+0.3×%Ni+30×%Si+40×%Mo+5×%W+10×%Mn+50×%C-200×%N
에 의해 주어지는 것인 프로세스.
제1항에 있어서,
단계 (a), (b) 및 (c)는 단계 (c)에서 얻어진 단조품을 형성하는 고합금 금속 내에 석출된 시그마 상의 농도가 1% 미만이 되도록 하는 식으로 수행되는 것인 프로세스.
제1항에 있어서,
상기 고합금 금속은 700 이상의 CP 값을 갖는 것인 프로세스.
제2항에 있어서,
상기 고합금 금속은 약 19 내지 26중량%의 Cr과 3 내지 8중량%의 Mo를 함유하는 슈퍼 스테인리스강인 것인 프로세스.
제1항에 있어서,
상기 고합금 금속은 AISI-N08367(합금 6XN 또는 AL6XN), AISI-S31254(합금 254), AISI-N08925 (합금 1925hMo) 및 AISI-S31266(합금 B66)로부터 선택되는 슈퍼 오스테나이트 6-몰리 합금이며, 단계 (c)에서 얻어진 단조품은 상기 슈퍼 오스테나이트 6-몰리 합금에 대한 제품 사양을 이미 충족하는 것인 프로세스.
제1항에 있어서,
상기 고합금 금속은 AISI-S32750(합금 2507) 및 AISI-S32760(합금 Zeron 100)으로부터 선택된 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강이며, 단계 (c)에서 얻어진 단조품은 상기 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강에 대한 제품 사양을 이미 충족하는 것인 프로세스.
제1항에 있어서,
상기 고합금 금속은 AISI-S32654(합금 654), AISI-S31277(합금 27-7Mo), 및AISI-N08904(합금 904L)로부터 선택된 합금이며, 단계 (c)에서 얻어진 단조품은 상기 합금에 대한 제품 사양을 이미 충족하는 것인 프로세스.
제4항에 있어서,
상기 슈퍼 스테인리스강은 듀플렉스 상 조직을 갖고 약 24 내지 26중량%의 Cr과 3 내지 5중량%의 Mo를 함유하며, 단계 (a), (b) 및 (c)는, 단계 (c)에서 얻어진 열간 단조품을 형성하는 고합금 금속이 0.0004 g/cm² 이하의 중량 손실을 보이며, ASTM-G48에 의해 결정되는 피팅(pitting)이 없으며, 그리고 ASTM-A182에 의해 결정되는 적어도 80ksi의 0.2% 항복 강도를 갖는 것인 프로세스.
제1항에 있어서,
상기 고합금 금속은 적어도 2중량%의 Mo과 적어도 18중량%의 Cr을 함유하는 니켈계 합금인 것인 프로세스.
제1항에 있어서,
상기 고합금 금속은, AISI-N0820(합금 C20 또는 "Carpenter 20"), AISI- N08031(합금 31) 및 AISI-N08825(합금 825)로부터 선택된 니켈계 합금이며, 단계 (c)에서 얻어진 단조품은 상기 니켈계 합금에 대한 제품 사양을 이미 충족하는 것인 프로세스.
제1항에 있어서,
상기 가열된 빌렛이 가열 소스로부터 제거될 때와 상기 가열된 빌렛이 냉각 액체와 접촉될 때 간의 경과 시간은 90초 미만인 것인 프로세스.
제11항에 있어서,
상기 가열된 빌렛이 가열 소스로부터 제거될 때와 상기 가열된 빌렛이 냉각 액체와 접촉될 때 간의 경과 시간은 1분 미만인 것인 프로세스.
제1항에 있어서,
제조되는 단조품의 최대 두께는 5cm 이하인 것인 프로세스.
제1항에 있어서,
제조되는 단조품의 최대 두께는 4cm이며, 제조되는 단조품의 최대 중량은 3kg인 것인 프로세스.
제1항에 있어서,
상기 고합금 금속은 슈퍼 오스테나이트 6-몰리 합금 또는 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강이며, 이 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강은 듀플렉스 상 조직을 갖고 약 24 내지 26중량%의 Cr과 3 내지 5중량%의 Mo를 함유하는 것인 프로세스.
제1항에 있어서,
상기 고합금 금속은 AISI-N08367(합금 6XN 또는 AL6XN)인 것인 프로세스.
제1항에 있어서,
상기 고합금 금속은 본질적으로 코발트가 없는 것인 프로세스.
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