A286 (UNS S66286) 철 기반 초합금
1. 개요
A286 합금(UNS S66286)은 석출 강화형 철 기반 고온 합금으로, 우수한 고온 강도, 산화 저항성, 내식성을 갖추고 있습니다. 항공우주, 가스터빈, 자동차 산업, 석유화학 분야 등에서 널리 사용되며, 700°C 이하의 고온 환경에서 장기간 작동하는 부품에 적합합니다. Inconel 계열과 같은 니켈 기반 초합금에 비해 가성비가 뛰어나며, 열간 가공성과 용접성이 우수합니다.
2. 주요 화학 성분 (질량 백분율)
원소 | 함량 (wt%) |
|---|---|
철 (Fe) | 잔량 |
니켈 (Ni) | 24.0–27.0 |
크롬 (Cr) | 13.5–16.0 |
티타늄 (Ti) | 1.9–2.3 |
몰리브덴 (Mo) | 1.0–1.5 |
바나듐 (V) | 0.1–0.5 |
알루미늄 (Al) | ≤0.35 |
망간 (Mn) | ≤2.0 |
실리콘 (Si) | ≤1.0 |
탄소 (C) | ≤0.08 |
황 (S) | ≤0.03 |
인 (P) | ≤0.03 |
붕소 (B) | 0.001–0.01 |
A286은 Ti, Al, Mo의 석출로 형성되는 γ′(Ni₃(Al, Ti))상을 통해 고온 강도가 강화됩니다.
3. 물리적 특성
항목 | 수치 |
|---|---|
밀도 | 7.93 g/cm³ |
융점 | 1364–1424°C |
열팽창계수 (20–800°C) | 16.1×10⁻⁶ /°C |
열전도율 (100°C) | 14.6 W/(m·K) |
비열 (25°C) | 460 J/(kg·K) |
전기저항 (20°C) | 1.12 μΩ·m |
A286은 열전도율이 낮고 고온 크리프 저항이 뛰어나 고온 부품에 적합합니다.
4. 기계적 성질 (상온 및 고온)
항목 | 25°C | 650°C |
|---|---|---|
인장강도 (MPa) | ≥895 | 550–700 |
항복강도 (MPa) | ≥585 | 345–415 |
연신율 (%) | ≥20 | 15–20 |
경도 (HRC) | 25–35 | - |
특징:
700°C까지의 고온에서도 높은 강도 유지
고온에서도 우수한 연성 유지
장시간 고온 노출 시에도 크리프 저항 우수
5. 열처리 공정
A286은 석출경화 처리를 통해 강화됩니다. 표준 열처리 공정은 다음과 같습니다:
공정 | 온도 (°C) | 유지 시간 | 냉각 방식 |
|---|---|---|---|
용체화 처리 | 980–1010 | 1–2시간 | 수냉 또는 유냉 |
시효 처리 | 720–820 | 16시간 | 공냉 |
열처리 후에는 항복강도와 경도가 향상되어 고온 응용에 적합합니다.
6. 내식성
Cr 함량이 높아 700°C 이하에서 산화 및 대기 부식에 강합니다.
질산, 염산, 황산 등의 산성 환경에서도 어느 정도의 내식성을 가지지만, Inconel 718 등 니켈 기반 합금보다는 낮습니다.
해수 및 염화물 환경에서의 응력 부식 균열(SCC)에 대한 저항성도 보유하고 있어 해양 및 화학 플랜트 환경에 적합합니다.
7. 가공 특성
(1) 가공성
Inconel 718보다 가공성이 뛰어나 선삭, 밀링, 드릴링 등 가공에 용이함
가공경화 성향이 있으므로 다음을 권장:
초경 또는 세라믹 공구 사용
낮은 절삭 속도 + 높은 이송속도
수용성 절삭유 사용으로 공구 마모 감소
(2) 용접성
TIG, MIG, 레이저 용접, 전자빔 용접 모두 가능
용접 후 용체화 + 시효 처리를 통해 접합부 강도 및 내식성 향상
8. 주요 적용 분야
A286은 고온 강도, 내식성, 가공성의 균형이 우수하여 다음과 같은 분야에서 사용됩니다:
(1) 항공우주
터빈 디스크, 압축기 디스크, 패스너
가스터빈 블레이드
배기 시스템 부품
(2) 석유 및 가스
고온 고압 파이프라인
다운홀 도구
패스너
밸브, 펌프 하우징
(3) 자동차 산업
레이싱 엔진 배기 밸브
고온 센서 하우징
터보차저 구성품
(4) 에너지 발전
가스터빈 고온 부품
원자로 내부 구조재
(5) 의료기기
고온 멸균 장비 부품
정형외과용 임플란트
9. A286과 기타 고온 합금 비교
합금 | 최고 사용 온도 (°C) | 강도 | 내식성 | 가격 | 주요 용도 |
|---|---|---|---|---|---|
A286 | 700 | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | 항공, 석유, 자동차 |
Inconel 718 | 980 | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★☆☆☆ | 항공, 원자력, 터빈 |
Inconel 625 | 982 | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | 화학, 해양 플랜트 |
Haynes 188 | 1090 | ★★★★☆ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | 항공 엔진 |
결론:
A286은 Inconel 718보다 강도는 다소 낮지만 가공성이 우수하고 비용 효율성이 높습니다.
700°C 이하의 고온 환경에는 매우 적합하며, 그 이상 온도에서는 니켈 또는 코발트 기반 합금을 권장합니다.
10. 요약
A286은 석출경화형 철 기반 초합금으로, 우수한 고온 강도, 내산화성, 가공성을 지닙니다.
700°C 이하의 고온 환경에서 항공우주, 석유 가스, 자동차, 에너지 산업 등에서 광범위하게 사용됩니다.
Inconel 718과 같은 니켈 기반 합금보다 경제적이며, 극한 고온·부식 환경에서는 니켈 또는 코발트 합금이 더욱 적합합니다.
고온, 고강도, 우수한 가공성과 경제성을 동시에 고려한다면 A286은 매우 경쟁력 있는 선택입니다!