Inconel 690 is an austenitic nickel - based alloy, which has been used as a substitute material for Inconel 600 in steam generator (S/G) tubing in pressurized water reactor (PWR). In this study, the effects of heat treatment on fretting wear were investigated. From the microstructure observation, the solution annealing temperature and time had an influence on the grain size. The carbide morphology of Inconel 690 was mainly affected by the thermal treatment time and temperature. From the wear test results, it was shown that the larger grain size specimen wore less and cracks were found in carbides existing grain boundary except initial period of wear test of few carbide existing specimen. Cracks were not found in carbide free specimens. The hardness of specimen was not a major variable in fretting wear. Thus, it seemed that the carbides in grain boundary assisted crack formation and propagation in carbide existing specimens. It could be inferred that the critical mechanism of carbide existing specimen was delamination and that of carbide free specimen was abrasion. The larger grain size and carbides in grain boundary improved the wear property of Inconel 690 tube.
본 연구에서는 Inconel 690에 대한 열처리가 마모량과 마모기구에 미치는 영향에 관해서 연구하였다. 사용된 시편을 1070 °C와 1150 °C에서 열처리 하여 결정립의 크기를 변화시켰으며 결정립계에 존재하던 기존의 크롬 탄화물들을 기지로 융해 시켰다. 그 후 700°C와 800°C에서 열처리하여 크롬탄화물을 결정립계에 석출시켜 서로 다른 탄화물 석출 형태를 만들었다. 마모 실험은 30Hz로 고정된 진동수에서 100㎛와 200㎛의 변위, 그리고 27,000, 54,000, 108,000 사이클로 수행 되었다.
마모 시험 결과, 결정립의 크기가 증가함에 따라 마모량이 감소하는 경향을 보였으며, 입계 탄화물이 존재하는 경우 마모량은 입계 탄화물이 존재하지 않는 경우 보다 다소 감소하는 경향을 보였다. 표면 관찰 결과, 입계 탄화물이 존재하는 경우 균열이 관찰 되었다. 입계 탄화물이 존재하는 경우, 시험 초기(27,000 cycle)에 균열이 발견되었으나 마모 실험이 충분히 진행된 경우 균열이 관찰되지 않고 침식면이 주요하게 관찰 되었다. 이는 입계에 존재하는 크롬 탄화물이 마모에 의한 균열의 생성 및 전파에 영향을 미치고, 또한 마모의 주된 기구(critical mechanism)가 결정립계에 크롬 탄화물의 유무에 따라 바뀐다는 것을 보여준다. 본 연구 결과, 결정립의 크기가 상용되는 Inconel 690의 결정립의 크기보다 기계적 성질이 허용하는 범위 내에서 증가시켜야 할 것으로 판단 된다.