듀플렉스스테인리스강은 오스테나이트 스테인리스강보다 기계적 성질 및 내식성이 우수할 뿐만 아니라 가격이 저렴하여 에너지 및 환경 구조 설비 재료로서 그 사용량이 증가되고 있는 추세이다. 최근 국내외에서 석유화학설비, 해수설비 등의 각종 부식환경에서의 설비 건설이 급증되고 있는 상황이며, 이에 따라 공식(pitting corrosion) 등의 국부부식저항성이 우수하고 경제적인 고강도의 듀플렉스 스테인리스강으로 제조된 펌프 ...
듀플렉스스테인리스강은 오스테나이트 스테인리스강보다 기계적 성질 및 내식성이 우수할 뿐만 아니라 가격이 저렴하여 에너지 및 환경 구조 설비 재료로서 그 사용량이 증가되고 있는 추세이다. 최근 국내외에서 석유화학설비, 해수설비 등의 각종 부식환경에서의 설비 건설이 급증되고 있는 상황이며, 이에 따라 공식(pitting corrosion) 등의 국부부식저항성이 우수하고 경제적인 고강도의 듀플렉스 스테인리스강으로 제조된 펌프 임펠러주물 부품들의 수요가 증가하고 있다. 본 연구에서 사용된 재질인 Grade 5A(25Cr-7Ni-Mo-N계) 듀플렉스 스테인리스강은 범용 CF3M(19Cr-11Ni-Mo계) 오스테나이트 스테인리스강보다 강도가 높고 가공경화속도가 빠르기 때문에 기계가공성이 어려운 재질로 알려져 있다. 따라서, 내식성을 약간 저하시키고 기계가공성을 향상시켜 두 조건을 동시에 만족하는 경제적인 고합금 스테인리스강 설계 기술 및 절삭 조건 확립이 필요한 상황이다.이번 연구에서는 내식성을 향상시키기 위하여 희토류 금속이 첨가된 듀플렉스 스테인리스강에 기계가공성 향상을 위해 첨가시킨 황의 함량을 변화시키면서 동전위양극 분극시험과 정전위 분극시험, 임계공식온도 시험을 통해 내식특성을 알아보고, image analyzer를 통해 황 첨가량 변화에 따른 개재물 분포를 분석하였으며, SEM-EDS를 통한 부식시험 전과 후에 개재물 성분 분석 및 핏트(pit) 유무에 대한 분석을 통해 개재물의 내식성에 대해 분석하였다. 그리고 희토류 금속이 첨가된 실험합금에 황 첨가가 기계가공성에 미치는 영향을 알아보았다.미세조직 관찰을 통해 희토류 금속을 단독 첨가한 실험합금 RBASE가 희토류 금속을 첨가하지 않은 기본합금 BASE에 비해 주조상태에서 생성되는 취약한 2차 석출상인 시그마상()의 석출이 감소함을 알 수 있었다. 그리고 개재물은 고용화열처리를 행할 때 2상의 성장을 억제시키는 장애물로 작용하여(pinning) 오스테나이트 상과 페라이트상들의 미세화(refinement)에 결정적 역할을 하고 있음을 알 수 있었다.그리고 황 첨가량이 증가함에 따라 Mn, Cr, Fe, Si 등과 결합하여 MnS 형태의 개재물을 많이 생성시켜 개재물 수가 증가한 것을 알 수 있었다. 내식특성 평가 시험을 통해서 기본합금 BASE에 희토류 금속을 첨가하였을 경우, 내식성이 크게 향상되는 것을 알 수 있었다, 그리고 희토류 금속이 첨가된 실험합금 RBASE에 황의 첨가량을 증가시킬수록 황(S)은 망간(Mn)과 결합하여 비금속 개재물인 MnS를 더 많이 형성하여 부동태 피막을 불안정하게 만들고, 공식 시작 기점으로 작용하여 내식성이 저하되는 것을 확인하였다. 부식시험 후의 개재물 핏트 분석을 통해서 희토류 금속이 함유된 개재물이 (Mn, Cr)S계 황화물이나, (Mn, Cr, Fe)OS계의 산화황화물보다 내식성이 훨씬 우수한 것을 알 수 있었다. 기계가공성 시험을 통해 황(S)의 첨가량이 증가할수록, 절삭 속도가 감소할수록 공구 수명이 증가하는 것을 알 수 있었다. 이는 (Mn,Cr)S계 황화물이 공구 표면에 부착되어 윤활작용을 하여 절삭 저항이 감소되며, 절삭 가공시 연성의 구형 (Mn, Cr)S계 황화물이 얇고 길게 변형됨으로써 공구의 rake 면에 가해지는 절삭력이 감소하여 공구 수명이 향상된 것으로 판단된다.
듀플렉스 스테인리스강은 오스테나이트 스테인리스강보다 기계적 성질 및 내식성이 우수할 뿐만 아니라 가격이 저렴하여 에너지 및 환경 구조 설비 재료로서 그 사용량이 증가되고 있는 추세이다. 최근 국내외에서 석유화학설비, 해수설비 등의 각종 부식환경에서의 설비 건설이 급증되고 있는 상황이며, 이에 따라 공식(pitting corrosion) 등의 국부부식저항성이 우수하고 경제적인 고강도의 듀플렉스 스테인리스강으로 제조된 펌프 임펠러 주물 부품들의 수요가 증가하고 있다. 본 연구에서 사용된 재질인 Grade 5A(25Cr-7Ni-Mo-N계) 듀플렉스 스테인리스강은 범용 CF3M(19Cr-11Ni-Mo계) 오스테나이트 스테인리스강보다 강도가 높고 가공경화속도가 빠르기 때문에 기계가공성이 어려운 재질로 알려져 있다. 따라서, 내식성을 약간 저하시키고 기계가공성을 향상시켜 두 조건을 동시에 만족하는 경제적인 고합금 스테인리스강 설계 기술 및 절삭 조건 확립이 필요한 상황이다.이번 연구에서는 내식성을 향상시키기 위하여 희토류 금속이 첨가된 듀플렉스 스테인리스강에 기계가공성 향상을 위해 첨가시킨 황의 함량을 변화시키면서 동전위양극 분극시험과 정전위 분극시험, 임계공식온도 시험을 통해 내식특성을 알아보고, image analyzer를 통해 황 첨가량 변화에 따른 개재물 분포를 분석하였으며, SEM-EDS를 통한 부식시험 전과 후에 개재물 성분 분석 및 핏트(pit) 유무에 대한 분석을 통해 개재물의 내식성에 대해 분석하였다. 그리고 희토류 금속이 첨가된 실험합금에 황 첨가가 기계가공성에 미치는 영향을 알아보았다.미세조직 관찰을 통해 희토류 금속을 단독 첨가한 실험합금 RBASE가 희토류 금속을 첨가하지 않은 기본합금 BASE에 비해 주조상태에서 생성되는 취약한 2차 석출상인 시그마상()의 석출이 감소함을 알 수 있었다. 그리고 개재물은 고용화열처리를 행할 때 2상의 성장을 억제시키는 장애물로 작용하여(pinning) 오스테나이트 상과 페라이트상들의 미세화(refinement)에 결정적 역할을 하고 있음을 알 수 있었다.그리고 황 첨가량이 증가함에 따라 Mn, Cr, Fe, Si 등과 결합하여 MnS 형태의 개재물을 많이 생성시켜 개재물 수가 증가한 것을 알 수 있었다. 내식특성 평가 시험을 통해서 기본합금 BASE에 희토류 금속을 첨가하였을 경우, 내식성이 크게 향상되는 것을 알 수 있었다, 그리고 희토류 금속이 첨가된 실험합금 RBASE에 황의 첨가량을 증가시킬수록 황(S)은 망간(Mn)과 결합하여 비금속 개재물인 MnS를 더 많이 형성하여 부동태 피막을 불안정하게 만들고, 공식 시작 기점으로 작용하여 내식성이 저하되는 것을 확인하였다. 부식시험 후의 개재물 핏트 분석을 통해서 희토류 금속이 함유된 개재물이 (Mn, Cr)S계 황화물이나, (Mn, Cr, Fe)OS계의 산화황화물보다 내식성이 훨씬 우수한 것을 알 수 있었다. 기계가공성 시험을 통해 황(S)의 첨가량이 증가할수록, 절삭 속도가 감소할수록 공구 수명이 증가하는 것을 알 수 있었다. 이는 (Mn,Cr)S계 황화물이 공구 표면에 부착되어 윤활작용을 하여 절삭 저항이 감소되며, 절삭 가공시 연성의 구형 (Mn, Cr)S계 황화물이 얇고 길게 변형됨으로써 공구의 rake 면에 가해지는 절삭력이 감소하여 공구 수명이 향상된 것으로 판단된다.
Duplex stainless steel has been increasingly used for various applications such as power plants, desalination facilities and chemical plants due to it's good mechanical properties and corrosion resistance. Super duplex stainless steel of Grade 5A(ASTM A890, 25Cr-7Ni-Mo-N) has better mechanical prope...
Duplex stainless steel has been increasingly used for various applications such as power plants, desalination facilities and chemical plants due to it's good mechanical properties and corrosion resistance. Super duplex stainless steel of Grade 5A(ASTM A890, 25Cr-7Ni-Mo-N) has better mechanical properties and corrosion resistance, compared to that of CF3M(ASTM A351, 19Cr-11Ni-Mo). However, machinability of duplex stainless steel- Grade 5A is poorer than that of CF3M grade. If it is possible to improve both machinability and corrosion resistance of duplex stainless steel-Grade 5A simultaneously, it will help to increase productivity and decrease manufacturing cost.To elucidate the effects of the addition of rare earth metals and sulfur on corrosion resistance of duplex stainless steel, optical / SEM metallographic examination, critical pitting corrosion temperature test, potentiodynamic anodic polarization test and image analyzer per ASTM specification were conducted. In addition, effects of sulfur addition on enhancing machinability of duplex stainless steel was investigated by a machinability test per ISO specification. Moreover, various inclusions were analyzed through SEM-EDS in order to elucidate the reason why the resistance to pitting corrosion of the alloy containing REM is superior to that of the BASE alloy.By conducting optical/SEM metallographic examinations, as casted, the alloy RBASE is superior to the BASE alloy for reduction of sigma phase precipitation. As solution heat treatment, inclusions play an important role in a refinement of ferrite phase and austenite phase by effect of pinning. As amount of sulfur addition increases, a number of inclusions are increased by combining (Mn, Cr, Fe and Si). By corrosion resistance characteristic evaluation test, the corrosion resistance of the RBASE alloy containing rare earth metals is superior to that of the BASE alloy.In addition, as the amount of sulfur addition increases, the corrosion resistance is reduced by manganese sulfide (MnS) inclusions. because manganese sulfide inclusions are the most commonly postulated reason for pit initiation forming an aggressive local environment. After potentiodynamic anodic polarization, through SEM-EDS, inclusions containing rare earth metals are superior to (Mn, Cr)S inclusions and (Mn, Cr, Fe)OS inclusions for corrosion resistance. By machinability test, as amount of sulfur addition increases and cutting speed decreases, endurance of a tool is improved by lubrication effect of manganese sulfide (MnS) inclusions.
Duplex stainless steel has been increasingly used for various applications such as power plants, desalination facilities and chemical plants due to it's good mechanical properties and corrosion resistance. Super duplex stainless steel of Grade 5A(ASTM A890, 25Cr-7Ni-Mo-N) has better mechanical properties and corrosion resistance, compared to that of CF3M(ASTM A351, 19Cr-11Ni-Mo). However, machinability of duplex stainless steel- Grade 5A is poorer than that of CF3M grade. If it is possible to improve both machinability and corrosion resistance of duplex stainless steel-Grade 5A simultaneously, it will help to increase productivity and decrease manufacturing cost.To elucidate the effects of the addition of rare earth metals and sulfur on corrosion resistance of duplex stainless steel, optical / SEM metallographic examination, critical pitting corrosion temperature test, potentiodynamic anodic polarization test and image analyzer per ASTM specification were conducted. In addition, effects of sulfur addition on enhancing machinability of duplex stainless steel was investigated by a machinability test per ISO specification. Moreover, various inclusions were analyzed through SEM-EDS in order to elucidate the reason why the resistance to pitting corrosion of the alloy containing REM is superior to that of the BASE alloy.By conducting optical/SEM metallographic examinations, as casted, the alloy RBASE is superior to the BASE alloy for reduction of sigma phase precipitation. As solution heat treatment, inclusions play an important role in a refinement of ferrite phase and austenite phase by effect of pinning. As amount of sulfur addition increases, a number of inclusions are increased by combining (Mn, Cr, Fe and Si). By corrosion resistance characteristic evaluation test, the corrosion resistance of the RBASE alloy containing rare earth metals is superior to that of the BASE alloy.In addition, as the amount of sulfur addition increases, the corrosion resistance is reduced by manganese sulfide (MnS) inclusions. because manganese sulfide inclusions are the most commonly postulated reason for pit initiation forming an aggressive local environment. After potentiodynamic anodic polarization, through SEM-EDS, inclusions containing rare earth metals are superior to (Mn, Cr)S inclusions and (Mn, Cr, Fe)OS inclusions for corrosion resistance. By machinability test, as amount of sulfur addition increases and cutting speed decreases, endurance of a tool is improved by lubrication effect of manganese sulfide (MnS) inclusions.
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