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[국내논문] Nb이 첨가된 STS 444 페라이트계 스테인리스강의 고온질화 열처리시 조직변화
Phase Changes during High Temperature Gas Nitriding of Nb Alloyed STS 444 Ferritic Stainless steel 원문보기

열처리공학회지 = Journal of the Korean society for heat treatment, v.20 no.6, 2007년, pp.323 - 328  

공정현 (동아대학교 신소재공학과) ,  유대경 (현대제철 소형제강부) ,  이해우 (동아대학교 신소재공학과) ,  김영희 (동아대학교 신소재공학과) ,  성장현 (동아대학교 신소재공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study has been investigated the effect of high temperature gas nitriding (HTGN) heat treatment of STS 444 (18Cr-0.01Ni-0.01C-0.2Nb) ferritic stainless steel in an atmosphere of nitrogen gas at the temperature range between $1050^{\circ}C\;and\;1150^{\circ}C$. The surface layer was ch...

주제어

#High temperature gas nitriding   #Ferritic stainless steel   #NbCrN   #Nitride  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 1. 고온질화 처리 후 표면층은 질소침투에 의해 마르텐사이트 및 오스테나이트로 상변화 하였다. 고온 질화 처리된 표면층은 많은 량의 NbCrN이 석출되어 최대 530Hv의 경도값을 나타내었다.
  • 미세 석출물 및 기지의 상 분석은 5% picric add + 95% acetic acid 용액 속에서 twinjet electropolisher를 이용하여 상온에서 45V 30A에서 jet polishing한 다음 가속전압 200KV로 투과전자현미경 (TEM, Transmission Electron Microscope, JEM 2010)으로 관찰하였다. 고온질화 처리가 끝난 시료의 최외각 표면층에서 내부로의 질소농도 변화는 GDS(Glow Discharge Spectrometer; JY1000RF) 로분석을 하였다. 내식성실험은 상온에서 IN H2SO4 수용액에서 Ag/Agd을 기준전극으로 사용하여 시험편의 표면을 #1500 emery pap에서 연마 후 아세톤으로 세척하여 potentiostat(EG & G 273)를 사용하여 실험하였다.
  • 고온질화 처리가 끝난 시료의 최외각 표면층에서 내부로의 질소농도 변화는 GDS(Glow Discharge Spectrometer; JY1000RF) 로분석을 하였다. 내식성실험은 상온에서 IN H2SO4 수용액에서 Ag/Agd을 기준전극으로 사용하여 시험편의 표면을 #1500 emery pap에서 연마 후 아세톤으로 세척하여 potentiostat(EG & G 273)를 사용하여 실험하였다. 동전위 분극측정의 전위주사속도는 lmV/sec 로 potentiodynamic polarization법으로 평가하였다.
  • M), 전계 방출형 주사전자현미경 (FESEM, Field Emission Scanning Electron Microscopy Jeol JSM 6700F)을 사용하여 분석하였고, 질소침투에 따른 최외각 표면에서 내부기지의 경도 변화는 마이크로 비커스경도기 (MATUZAWA MXT 70, load = 100g)를 사용하여 표면에서 내부로 깊이 변화에 따른 경도변화를 측정하였다. 미세 석출물 및 기지의 상 분석은 5% picric add + 95% acetic acid 용액 속에서 twinjet electropolisher를 이용하여 상온에서 45V 30A에서 jet polishing한 다음 가속전압 200KV로 투과전자현미경 (TEM, Transmission Electron Microscope, JEM 2010)으로 관찰하였다. 고온질화 처리가 끝난 시료의 최외각 표면층에서 내부로의 질소농도 변화는 GDS(Glow Discharge Spectrometer; JY1000RF) 로분석을 하였다.
  • 본 연구는 Nb 함유 STS 444 페라이트계 스테인리스강을 이용하여 고온질화 한 후 표면과 내부 의상 변화, 경도변화, 질소 함량변화 및 내식성 변화를 조사하였다.
  • 동전위 분극측정의 전위주사속도는 lmV/sec 로 potentiodynamic polarization법으로 평가하였다. 시료의 내식성은 고온질화 처리하지 않고 1100℃에서 2시간 고용화 어닐링 처리만한 시료(SA처리 시료)를사용하여 고온질화 처리한 시료와 상대 비교하였다.
  • 화학조성은 Table 1에 나타내었다. 열처리가 끝난 시료는 연마 및 정마 과정을 거쳐 45ml glyceline + 15ml HN03 + 30ml HC1 에서 에칭하여 표면과 내부의 조직변화, 질화물 석출을 광학현미경 (O.M), 전계 방출형 주사전자현미경 (FESEM, Field Emission Scanning Electron Microscopy Jeol JSM 6700F)을 사용하여 분석하였고, 질소침투에 따른 최외각 표면에서 내부기지의 경도 변화는 마이크로 비커스경도기 (MATUZAWA MXT 70, load = 100g)를 사용하여 표면에서 내부로 깊이 변화에 따른 경도변화를 측정하였다. 미세 석출물 및 기지의 상 분석은 5% picric add + 95% acetic acid 용액 속에서 twinjet electropolisher를 이용하여 상온에서 45V 30A에서 jet polishing한 다음 가속전압 200KV로 투과전자현미경 (TEM, Transmission Electron Microscope, JEM 2010)으로 관찰하였다.
  • 또한 고온질화 처리 온도가 상승함에 따라 질소 침투 층 깊이가 깊음을 알 수 있다. 이들 표면층에 형성된 상을 확인하기 위하여 표면층을 X-선회절 분석하였다.

대상 데이터

  • 12% N 이상이 되어야 한다[11]. 본 실험에 사용된 시료는 Mo과강력한 질화물 형성원소인 Nb이 첨가되어 Fe-Cr-N 상태도를 직접 적용하기 어렵지만 각각의 온도에서 질소 농도를 고려해볼 때 Cr2N>] 석출되지 않는 온도로 생각되지만 Fig. 4에서와 같이 질화물이 석출되었다. 그 이유는 M가에 의한 오스테나이트 단상 구역의 축소[11]와 함께 강력한 질화물 형성원소인Nb 첨가에 의한 NbCrN이 석출되었기 때문으로 판단된다.

이론/모형

  • 내식성실험은 상온에서 IN H2SO4 수용액에서 Ag/Agd을 기준전극으로 사용하여 시험편의 표면을 #1500 emery pap에서 연마 후 아세톤으로 세척하여 potentiostat(EG & G 273)를 사용하여 실험하였다. 동전위 분극측정의 전위주사속도는 lmV/sec 로 potentiodynamic polarization법으로 평가하였다. 시료의 내식성은 고온질화 처리하지 않고 1100℃에서 2시간 고용화 어닐링 처리만한 시료(SA처리 시료)를사용하여 고온질화 처리한 시료와 상대 비교하였다.
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참고문헌 (11)

  1. H. Berns and Sibine Siebert: lSIJ International, 36 (1996) 927-931 

  2. A. H. Satir-Kolorz and H. K. Feichtinger : A. Metallkde, 82 (1991) 689 

  3. D. K. Yoo, D. W. Joo, Insoo Kim, C. Y. Kang, J. H. Sung: J. of the Korean Society for Heat Treatment, 15 (2002) 57 

  4. D. K. Yoo, J. H. Sung: J. of the Korean Society for Heat Treatment, 19 (2006) 39 

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  5. D. K. Yoo, J. U. Park, D. W. Joo, K. D. Kim and J. H. Sung: J. of the Korean Society for Heat Treatment, 13(3) (2000) 151 

  6. D. K Yoo, H. J. Lee, C. Y. Kang, K. H. Kim, Y. H. Kim, J. H. Sung : Solid State Phenomena, 118 (2006) 149 

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  7. Y. Sawaragi, H. Teranishi, H. Makiura, M. Miura and M. Kubota: Sumitomo Metals, 37 (1985) 166 

  8. Ayer R, Klein CF, Marzinsky CN. : Metall. Trans., A 23 (1992) 2455 

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  9. Jack D. H, Jack KH. : JISI 210 (1972) 237 

  10. J. Erneman, M. Schwind, P. Liu, J. O. Nilsson, H. O. Andren, J. Agren : Acta Materialia 52 (2004) 4337 

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  11. V. G. Gavnrijuk and H. Berns : High Nitrogen Steels, Springer-Verlag, Berlin-New York (1999) p. 96, p. 206, p. 254 

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