인코넬( Inconel)의 특징

인코넬(Inconel®)은 니켈을 주성분으로 해서 탄소, 철, 크롬 등을 첨가한 니켈합금으로 내열성, 내식성, 내산화성이 높고, 고온 환경하에서의 상황에 장시간 노출되어도 높은 강도를 유지한다. 따라서 다양한 가공 재료, 주물 재료로 사용된다.
인코넬은 내열성, 내식성 이외에도 우수한 특성이 있는데 인코넬은 고온 하에서의 상황에 장시간 노출되어도 높은 강도를 유지하는 한편 내산화성, 내 크리프에도 우수하다.

인코넬은 금속 재료 중에서도 가장 절삭 가공이 어려운 것 중 하나이다. 인코넬은 Special Metals Coporation(구, Internat iconal Nickel Company)의 상품명으로 니켈을 기준으로 철, 크롬, 니오브, 몰리브덴 등의 합금 원소량의 차이에 의해 600, 625, 718, X750 등으로 나뉘어져 있다.

인코넬600 상당 Alloy600 육각홈붙이볼트

인코넬600 육각볼트 NC선반가공

https://youtu.be/wSVmlYBje3c

절삭 가공이 어려운 이유를 들면 아래와 같다.

1) 고온 강도 크다.

2) 가공 경화가 발생하기 쉽다.

3) 공구 재료와의 친화성이 크다.

4) 열전도율이 나쁘다.

 

위의 조건 중 1, 2개에 해당하는 재료는 난삭재로 분류된다.
그러나 인코넬은 위의 4개의 조건을 동시에 충족하고 있어 난삭재 중의 난삭재라고 할 수 있다.
그러므로 절삭 시에는 최적의 커터와 공구 재료를 갖추어 커터에 부하가 너무 많이 걸리지 않도록 신중하게 진행해야 한다.

 

인코넬 600

고온에서의 내산화성이 좋고, Cl 이온에 의한 응력 부식 균열 감수성이 매우 낮은 것에 더해 많은 산화성, 환원성 양쪽의 유기산에 견딜 수 있다.
알칼리에 대해서도 우수한 내식성을 가지며, 암모니아에 대해서는 완전한 내식성이 있다.

주로 수처리장치, 공업로, 항공기 배기계, 증발기재, 암모니아, 플랜트, 전자부품 등에 사용한다.

 

인코넬600(Alloy600)의 주요 화학조직(Wt%)

합금명	메이커명 (일본)	밀도	주요 화학 조직 (Wt%)
			Ni	Cr	Mo	Fe	Co	Cu	기타
인코넬600	Alloy600	8.47 [8.415]	76.0	15.5		8.0

Alloy600(인코넬600)의 각종 데이터

전기저항(μΩ・cm)	103
브리넬경도	120～290
탄성계수(Gpa)	157
인장강도(Mpa)	600～1200
융점(g/cm-3)	1370～1425℃
열팽창계수(20℃～100℃)(x10-6、K-1)	11.5～13.3
열전도율(23℃)(Wm-1 K-1)	14.8

인코넬 625

공식, 간극 부식, 입간 부식에 대해 매우 우수한 내성이 있다.
또한 고온 상황에서 높은 피로 강도가 있다.

주로 원자력폐액 처리장치, 초임계수장치, 해수용 부품, 공해방지설비 등에 사용한다.

 

인코넬 718

풀림(어닐링, 소둔)한 상태에서의 제조 가공 특성이 좋고, 인장 강도, 피로 강도, 크리프 파단 강도가 우수하다.
700°C(1300°F)까지의 고온에서 강도가 높고, 1000°C(1830°F)의 온도까지의 내산화성이 높다.
극저온 환경에서의 우수한 기계적 특성 저온, 고온 하에서의 우수한 내식성, 응력 부식 균열 및 공식에 대한 내성이 우수하며, 아크 용접 및 저항 용접 공정에 의한 용접 후에 깨질 우려가 없다.

주로 터빈 디스크, 가스 터빈, 로켓 엔진의 회전 부품 및 고정 부품, 고장력 볼트, 스프링, 원자로나 우주선의 구성 부품, 펌프 샤프트, 갱구 장치, 유정용 기기, 우물 드릴링 장치 등에 사용한다.

 

인코넬 X750

석출 경화형의 Ni-Cr 합금으로 내식성과 함께 약 700℃까지의 내산화성, 인장 강도가 우수하다.

주로 가스 터빈, 원자로 부품, 압력 용기, 내열 스프링, 패스너 등에 사용한다.

 

<오토바이와 자동차의 사운드 매니아>

이그조스트 매니폴드나 머플러의 소재를 사용해 듣기 좋은 소리를 내고 있는데 주로 재질은 철, 스테인리스, 티타늄 및 인코넬이 자주 사용된다.
자동차・오토바이 머플러의 사운드는 재질과 제조법에 의해 소리가 바뀌는데 음질적으로는 단단한 재료가 될수록, 파이프가 얇아질수록 고음이 된다.
재료는 스테인리스(SUS304)가 단단하고 유명하지만, 티타늄이나 인코넬 쪽이 보다 얇게 가공을 할 수 있기 때문에, 보다 고음을 내기 위해서는 티타늄 등이 선정된다.
그 때문에, 이륜 레이스용으로서 티타늄 100% 머플러가 다수 시판되고 있다.

티타늄이라는 소재는 비중이 작기 때문에 경량화를 요구하면 최적의 금속이지만 내열성은 그다지 높지 않으므로 고온 환경 하에서의 응력 부식 균열이나 배기 온도가 높은 엔진의 경우 문제가 생긴다.
고출력 엔진이나 엔진이 리어에 탑재되어 주행풍이 많이 닿지 않는 차량은 산화가 심하기 때문에 반드시 열화되어 버린다.
엔진에 가까운 쪽에서 깨지기 때문에 온도가 올라가는 부분에 대해서는 티타늄보다 내열성이 우수한 인코넬이 더 적합하다.
최근에는 내열 온도를 높인 티타늄도 보급되고 있지만, 그래도 상기 차량에 대응할 수 있을 정도의 내구성이 확보되고 있다고는 말하기 어려운 상태이다.
그 때문에 고급차, F1등 레이싱카에는, 인코넬의 머플러가 자주 사용되고 있다.
경량화와 내구성이 모두 요구되는 차량에 대해서는 인코넬이 현재는 최적의 금속이 되고 있다.