고온 특수 금속 정의

금속은 온도가 증가함에 따라 강도와 내산화성이 감소하는 경향이 있습니다. 고온에서 효과적으로 작동하려면 금속이 강도, 크리프 및 내식성, 기타 물리적 및 기계적 특성을 유지할 수 있어야 하지만 특정 유형의 금속만이 이를 달성할 수 있습니다. Hastelloy 및 Inconel과 같은 이러한 고온 특수 금속의 대부분은 니켈 및 기타 원소의 독점적인 초합금입니다.

다행히도 극도로 높은 온도에 적용할 금속이나 합금을 선택할 때 다양한 옵션을 선택할 수 있습니다. 다음은 극한 온도 응용 분야에 가장 유용한 고온 특수 금속 및 합금에 대한 분석입니다.

중고온 특수 금속

어떤 고온 특수 금속을 선택하느냐는 적용 분야가 얼마나 뜨거운지에 달려 있습니다. 304L과 같은 일부 저탄소 스테인리스강은 최대 약 1,400°F의 온도에서 사용할 수 있습니다. 그러나 강철의 강도와 내산화성은 고온에서 급격히 떨어지기 시작합니다.

Invar는 다양한 온도 범위에서 열팽창에 저항하는 능력으로 알려진 철-니켈 합금입니다. 예를 들어 Invar 36은 최대 약 600°F까지 거의 일정한 치수를 유지합니다. 고온을 견딜 수 있지만 그 범위를 지나면 유용한 특성을 잃기 시작하므로 진정한 고온 특수 금속이 아닙니다.

모넬은 적당한 온도 저항을 가진 또 다른 특수 합금입니다. Monel 400은 최대 900°F의 온도에서 사용할 수 있으며, 특히 정유 부품과 같이 높은 내식성을 요구하는 가혹한 조건의 많은 중간 고온 응용 분야에 적합합니다.

티타늄은 어떻습니까? 티타늄과 그 합금은 또한 최대 사용 온도가 약 900°F인 우수한 중~고온 특수 금속입니다. 티타늄 합금은 내열성이 중요한 항공기, 미사일 및 로켓에 일반적으로 사용됩니다.

진정한 고온 특수 금속

Invar, Monel, 티타늄, 심지어 스테인리스 스틸은 많은 중간 고온 응용 분야에 훌륭한 옵션이 될 수 있지만 온도 요구 사항이 더 높을 때는 진정한 고온 특수 금속이 필요합니다. 다행히도 서비스 온도가 매우 높은 금속 및 합금에 대한 몇 가지 옵션이 있습니다.

아래에서는 인코넬, 하스텔로이, 몰리브덴, 텅스텐 등 세계에서 가장 내열성이 높은 4가지 금속 및 합금을 살펴보겠습니다.

인코넬

Inconel은 일련의 니켈 기반 고온 특수 금속에 대한 Special Metals Corporation의 등록 상표입니다. 일부 인코넬 합금은 최대 2,000°F의 온도에서 강도를 유지할 수 있습니다.

인코넬은 극저온 및 고온에서 우수한 내식성, 내산화성 및 기계적 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 Inconel은 에너지 및 화학 공정 산업의 많은 구성 요소에 유용합니다.

하스텔로이

Hastelloy는 고온에서 내식성과 내산화성이 우수한 일련의 내열성 초합금에 대한 Haynes International의 등록 상표입니다. 합금원소로 몰리브덴을 첨가하면 고온성능이 향상되고 성형성 및 용접성이 우수합니다. 일부 Hastelloy 합금의 최대 사용 온도는 2,200°F입니다.

몰리브덴

몰리브덴은 극도로 높은 온도에서 뛰어난 강도와 안정성을 지닌 풍부하고 비용 효율적인 금속입니다. 강철, 주철 및 초합금의 합금 원소로 가장 일반적으로 사용되어 강도, 전기 전도성 및 부식, 마모 및 열에 대한 내성을 향상시킵니다. 몰리브덴은 군사 및 방위 산업에서 자주 사용됩니다.

텅스텐

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텅스텐은 믿을 수 없을 정도로 단단하고 밀도가 높으며 내열성이 있는 금속 요소입니다. 6,200°F의 융점은 자유 원소 중 가장 높습니다. 몰리브덴과 마찬가지로 텅스텐은 고속 강철 및 하스텔로이와 같은 극도로 단단하고 고온의 특수 금속을 만들기 위한 합금 원소로 자주 사용됩니다. 텅스텐의 낮은 열팽창 계수와 높은 융점은 전등 필라멘트, 용광로 구성 요소 및 로켓 노즐과 같은 응용 분야에 이상적입니다.

텅스텐은 다른 어떤 금속보다 뜨거운 3,500-4,500°F의 작동 온도를 안전하게 견딜 수 있습니다. 놀라울 정도로 높은 융점과 사용 온도 범위는 종종 이 범위의 적용 온도에 대해 실행 가능한 유일한 선택이 됩니다.

고온 특수 금속의 특성

아래 표에는 위에서 논의한 고온 특수 금속, 최대 권장 사용 온도 및 녹는점이 요약되어 있습니다.

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