모넬-400 합금은 니켈 금속을 주성분으로 하고 구리 금속도 함유하는 니켈 기반 합금입니다. 높은 강도와 높은 내식성과 같은 우수한 물리적 특성을 가지며, 우수한 물리적 및 기계적 특성도 나타냅니다. 따라서 모넬-400 합금은 석유화학, 원자력, 방위 산업과 같은 첨단 산업 분야의 핵심 부품에 널리 사용됩니다. 그러나 모넬-400 합금의 낮은 열전도율(21.744W/mK)과 선팽창 계수(13.86 × 10⁻⁶ K⁻¹)로 인해 용접 공정 중 열 균열 경향의 영향을 받기 쉽습니다. 국부적인 가열 및 냉각 조건에서는 심각한 응력 및 변형 문제가 발생할 수 있으며, 이는 용접부의 용접 응고 균열 발생으로 이어질 수 있습니다. 현재 고온에서의 모넬-400 합금의 기계적 특성에 대한 연구는 매우 제한적입니다.
시험 방법
모넬-400 합금의 고온 인장 시험은 Gleeble-1500D 열 시뮬레이션 시험기에서 수행되었습니다. 시험 요구 사항에 따라 재료는 몰리브덴 와이어 절단을 통해 다음과 같은 사양의 시편을 제작해야 합니다: φ 6 × 120mm 시편. 실험을 수행하기 전에 시편의 표면 처리가 깨끗한지 확인하고 원래 직경을 측정해야 합니다. 열 시뮬레이터에 시편을 설치한 후 두 클램프 사이의 게이지 크기를 측정합니다. 시편의 가열은 시뮬레이터의 폐쇄 루프에 시편을 배치하여 이루어집니다. 시편을 초당 10도씩 1100도까지 가열하고 3분 동안 유지한 다음, 초당 3도씩 각각 600도, 700도, 800도, 900도, 1000도, 1100도의 다른 시험 온도로 낮춥니다. 각 시험 온도에서 초당 10⁻³의 변형률로 시편이 파단될 때까지 인장을 시작합니다. 전체 실험 과정은 진공 상태에서 완료되었습니다. 마지막으로 고온 인장 시편의 파단면을 수동으로 절단하여 주사 전자 현미경 시편을 제작했습니다. 파단면의 스캔은 주사 전자 현미경 하에서 완료되었습니다.
결과
고온 인장 성능
그림 2에서 볼 수 있듯이 다양한 온도에서의 인장 시 응력-변형률 곡선은 모넬-400 합금에서 나타납니다. 그래프에 따르면 시험 온도가 증가함에 따라 모넬-400 합금의 강도가 현저히 약해지고 인장 강도도 감소합니다. 예를 들어, 600°C에서의 합금의 인장 강도는 106.49MPa이고 1100°C에서는 22.41MPa로, 변형 온도가 합금의 변형 저항에 상당한 영향을 미친다는 것을 나타냅니다. 합금의 탄성 변형은 상대적으로 작지만, 온도가 증가함에 따라 소성 변형이 크게 증가합니다. 900°C에서 11.22%에서 20.05%로 증가하고 700°C에서 20.47%에서 900°C에서 단면 수축률이 60.05%로 증가하는 것은 이 온도 범위 내에서 인장 온도가 증가함에 따라 연성이 점점 더 좋아진다는 것을 나타냅니다. 인장 온도가 계속 증가함에 따라 합금의 연성은 감소하는 추세를 보이며, 1100°C에 도달하면 기본적으로 800°C 수준으로 감소합니다. 전체 곡선에서 먼저 증가했다가 감소하는 추세를 보이는데, 이는 모넬-400 합금의 고온 연성이 인장 온도 증가에 따라 먼저 향상되고 약 900°C에서 좋은 성능을 달성한다는 것을 나타냅니다. 그런 다음 인장 온도가 증가함에 따라 고온 연성이 악화되어 800°C의 저온 수준에 가까워집니다.
