[논문]316 L 스테인리스강의 인장성질과 감쇠능의 관계

권민기; 강창룡

doi:10.3740/mrsk.2014.24.1.1

316 L 스테인리스강의 인장성질과 감쇠능의 관계
Correlationship between Tensile Properties and Damping Capacity of 316 L Stainless Steel 원문보기

한국재료학회지 = Korean journal of materials research, v.24 no.1, 2014년, pp.1 - 5

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This study is experimentally investigated whether or not a relationship exists between the mechanical properties and damping capacity of cold-rolled 316 L stainless steel. Deformation-induced martensite was formed with surface relief and directionality. With the increasing degree of deformation, the volume fraction of ${\varepsilon}$-martensite increased, and then decreased, while ${\alpha}^{\prime}$-martensite increased rapidly. With an increasing degree of deformation, tensile strength was increased, and elongation was decreased; however, damping capacity was increased, and then decreased. Tensile strength and elongation were affected in the ${\alpha}^{\prime}$-martensite; hence, damping capacity was influenced greatly by ${\varepsilon}$-martensite. Thus, there was no proportional relationship between strength, elongation, and damping capacity.

주제어

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문제 정의

따라서 본 연구는 316 L 스테인리스강에서 가공도를 달리하여 오스테나이트 조직을 마르텐사이트 조직으로 변태시킨 다음 인장성질과 감쇠능을 조사하고 아울러 이들의 상호 관계를 조사하였다.

제안 방법

감쇠능 측정은 용체화처리 및 가공량을 달리하여 냉간압연한 시료로 부터 120 mm × 20 mm × 1 mm 크기로 방전가공에 의해 제작후 횡 형 내부 마찰측정장치(internal friction measurement machine, 진공이화학, IFT-1500)로 대수감쇠율을 측정하는 방법으로 측정하였다.
또한 가공에 의해 생성되는 α’ 및 ε-마르텐사이트는 냉간압연 한 시료로 부터 연마와 정마과정을 거쳐 엷은 두께로 만든 다음 jet연마하여 박막으로 만들어서 투과전자현미경(Hitach, 200 kV)으로 관찰하였다.
시료는 Table 1 에 나타낸 화학조성을 갖는 316 L 공시재를 사용화였다. 먼저 판재의 시료를 최종 여러 압연율로 냉간압연 하였을 때 2 mm 두께가 되도록 필요한 두께로 열간압연 하였고, 이를 산세 등을 거쳐 1050℃에서 용체화처리를 하였다. 다음 가공도를 달리한 냉간압연에 의해 2 mm의 두께로 만들어 시료로 사용하였다.
용체화처리한 시료와 가공량을 달리하여 냉간압연한 시료의 미세조직을 광학현미경으로 관찰 하였다. 또한 가공에 의해 생성되는 α’ 및 ε-마르텐사이트는 냉간압연 한 시료로 부터 연마와 정마과정을 거쳐 엷은 두께로 만든 다음 jet연마하여 박막으로 만들어서 투과전자현미경(Hitach, 200 kV)으로 관찰하였다.
/min.의 속도로 회절시험(Rigaku D/Max-IIA) 하였을 때 얻은 회절선도로부터 얻은 각 상에 해당되는 피크의 상태 적분강도 값을 사용하여 구하였다.⁸⁾
이 방법은 진동을 가하는 전극과 진동을 검출하는 전극위에 시료를 2개의 평행한 세선으로 전극에 접촉되지 않게 배열한 다음, 진동을 가하는 전극으로 강제 진동시킨 후 자유 감쇠시켜 최종 감쇠할 때까지의 파수를 측정하여 대수감쇠율(δ = 1/nlnA0/An n; 파수, A0 ; 최초파의 진폭, An; n번째 파의 진폭)을 구하였다.
2.5 인장시험

인장성질은 용체화처리 및 가공량을 달리하여 냉간압연한 시료로부터 평행부 길이가 50 mm 인 ASTM E-8의 규격을 따라 방전가공에 의해 시험편을 제작한 다음 상온에서 cross head speed를 2 mm/min 로 인장시험하여 구하였다.

대상 데이터

시료는 Table 1 에 나타낸 화학조성을 갖는 316 L 공시재를 사용화였다. 먼저 판재의 시료를 최종 여러 압연율로 냉간압연 하였을 때 2 mm 두께가 되도록 필요한 두께로 열간압연 하였고, 이를 산세 등을 거쳐 1050℃에서 용체화처리를 하였다.

성능/효과

1) 가공에 의해 생성되는 마르텐사이트는 표면기복을 일으키면서, 그리고 방향성을 지니고 생성되었다.
2) 가공도가 증가할수록 ε-마르텐사이트의 양은 증가하다 감소하고 있는데 반하여, α’-마르텐사이트는 서서히 증가하다 빠르게 증가하였다.
3) 가공도가 증가할수록 인장강도는 증가하는데 반하여 연신율은 감소하였다. 그러나 감쇠능은 증가하다 감소하였다.
4) 인장강도와 연신율은 가공에 의해 생성되는 α’-마르텐사이트에 영향을 받고, 감쇠능은 ε-마르텐사이트에 크게 영향을 받았다.
따라서 316 L 스테인리스강을 가공하면 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태하는 가공유기 마르텐사이트 변태가 일어나고 있는 것을 알 수 있고, 이 때 마르텐사이트는 표면기복을 일으키면서 방향성을 지니고, 일부는 교차하면서 생성되고⁹⁾ 있는 것을 알 수 있다. 또한 65 % 냉간압연한 시료가 20 % 냉간압연한 시료보다 가공에 의해 생성되는 마르텐사이의 양은 것을 알 수 있다.
압연량이 증가 할수록 오스테나이트의 양은 빠르게 감소하고 있고, ε-마르텐사이트의 양은 증가하다 특정 가공량 이상이 되면 감소하고 있는데 반하여, α’-마르텐사이트의 양은 서서히 증가하다 ε-마르텐사이트가 감소하기 시작하는 가공량 부근에서 부터 빠르게 증가하고 있는 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터 316 L 스테인리스강의 강도, 연신율과 감쇠능과의 관계는 일반 금속재료에서와 같이 강도가 증가하고 연신율이 낮아지면 감쇠능이 낮아지는 관계는^5,6) 성립하지 않는 것을 알 수 있다. 이와 같은 이유는 Fig.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	316 L과 같이 상온에서 오스테나이트 조직을 갖는 강의 감쇠능은 무엇에 의해 지배되는가?	5,6) 그러나 이러한 관계는 그 재료가 갖는 감쇠기 구에 따라 달라진다고 판단된다. 특히 316 L과 같이 상온에서 오스테나이트 조직을 갖는 강에서는 강도와 연신율은 주로 가공에 의해 생성되는 α’ 및 ε-마르텐사이트에 지배되지만, 감쇠능은 ε-마르텐사이트에 지배되기 때문에7) 인장성질과 감쇠능과의 상호관계는 일반 금속재료에서와는 다를 것으로 예상된다. 그러나 316 L강에서 감쇠능에 대한 인식은 내식성 보다 낮아 감쇠능에 대한 연구가 활발히 수행되지 못하여 이를 연구한 논문은 없다.
	오스테나이트계 316 L 스테인리스강은 무엇인가?	오스테나이트계 스테인리스강 중 316 L 스테인리스강은 입계부식성 등을 저하시키기 위하여 탄소량을 극히 낮추는 대신에 2 % 이상의 Mo을 첨가하여 만든 강으로서 가공성과 내식성이 뛰어나 여러 산업분야에서 사용되고 있는 강이다.2) 또한 이 강은 상온에서 가공에 의해 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태하는 가공유기 마르텐사이트변태 거동을 나타내기 때문에3) 가공하여 마르텐사이트로 만든 다음 역변태처리하여 초미세립 오스테나이트로 만들거나 또는 오스테나이트와 마르텐사이트의 2상 조직강으로 만들어 강도와 연신율의 우수한 조합을 얻어 사용범위를 확대하려는 연구가4) 수행되고 있다.
	316 L 스테인리스강을 가공하여 마르텐사이트로 만든 다음 역변태처리하여 초미세립 오스테나이트로 만들거나 또는 오스테나이트와 마르텐사이트의 2상 조직강으로 만들어 강도와 연신율의 우수한 조합을 얻어 사용범위를 확대하려는 연구가 수행되고 있는 이유는 무엇인가?	오스테나이트계 스테인리스강 중 316 L 스테인리스강은 입계부식성 등을 저하시키기 위하여 탄소량을 극히 낮추는 대신에 2 % 이상의 Mo을 첨가하여 만든 강으로서 가공성과 내식성이 뛰어나 여러 산업분야에서 사용되고 있는 강이다.2) 또한 이 강은 상온에서 가공에 의해 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태하는 가공유기 마르텐사이트변태 거동을 나타내기 때문에3) 가공하여 마르텐사이트로 만든 다음 역변태처리하여 초미세립 오스테나이트로 만들거나 또는 오스테나이트와 마르텐사이트의 2상 조직강으로 만들어 강도와 연신율의 우수한 조합을 얻어 사용범위를 확대하려는 연구가4) 수행되고 있다. 뿐만 아니라 오스테나이트가 가공에 의해 마르텐사이트로 변태되면 진동 감쇠능에도 크게 영향을 미치기 때문에1) 이에 대한 연구도 일부 수행되고 있다.

참고문헌 (10)

D. W. Soon, J. H. Kim, I. S. Kim, K. Miyahora, C. Y. Kang, J. Kor. Inst. Met. Mater, 42(8), 621 (2004).

상세보기
G. Gemmel, Applications of stainless steel, ASM International, Stockholm, Sweden, 664 (1992).
Y. Tomota, M. Strum and J. W. Morris, Metal. Trans., 17A(3), 537 (1986).
V. F. Zacky, Z. R. Parker, D. Fahr and R. Bush, Trans., ASM, 60, 252 (1967).
D. W. James, Mat. Cvi. Eng., 4, 1 (1969).
K. Sugimoto, Men, Inst. Sci. Ind. Res., Osaka Univ., 35, 31 (1978).
D. W. Soon, J. M. Lee, H. J. Kim, K. W. Nam, K. S. Park, C. Y. Kang, J. Ocean Eng. Technol., 20(1), 1 (2006).

원문보기 상세보기
K. K. Jee, J. H, W. Y. Jnag, Mater. Sci. Eng., 378(1-2), 310 (2004).
T. Y. Hur, J. P. Whang and C. Y. Kang, J. Kor. Soc. Heat Treat., 24(5), 271 (2011).
J. W. Brooks, M. H. Loretto and R. E. Smallman, Acta Metall., 27(12), 1839 (1979).

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