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문제 정의
- 따라서 본 연구는 316L 스테인리스강에서 가공과 역변태 어닐링처리를 병행하는 가공열처리를 반복적으로 행 한 다음 기계적 성질 변화를 조사하였다.
제안 방법
- 가공열처리 전 시료의 미세조직은 광학현미경으로 관찰하였고, 냉간압연한 시료의 미세조직은 주사전자현미경과 투과전자현미경으로 관찰하였다. 또한 가공열처리한 시료의 미세조직은 투과전자현미경(Hitach, 200kV)으로 관찰하였다.
- 가공열처리한 시료의 경도는 미소경도시험기를 사용하여 1Kg의 하중으로 5회 측정한 다음 평균하여 구하였다. 또한 인장성질은 가공열처리한 시료로부터 평행부 길이가 50㎜ 인 ASTM E-8의 규격을 따라 시험편을 제작한 다음 상온에서 cross head speed를 2mm/min 로 인장시험하여 구하였다.
- 가공열처리 전 시료의 미세조직은 광학현미경으로 관찰하였고, 냉간압연한 시료의 미세조직은 주사전자현미경과 투과전자현미경으로 관찰하였다. 또한 가공열처리한 시료의 미세조직은 투과전자현미경(Hitach, 200kV)으로 관찰하였다.
- 먼저 가공에 의해 오스테나이트의 약 20% 정도가 마르텐사이트로 변태되도록 약 16% 정도의 압연율로 냉간압연 하였고, 다음 700℃의 온도로 가열하여 냉간압연에 의해 생성된 마르텐사이트가 오스테나이트로 충분히 역변태 될 수 있도록 20분 유지 후 수냉하는 가공열처리를 하였다. 또한 이러한 가공과 역변태 어닐링처리의 2단계 과정을 한 사이클로 하여 최대 5 사이클 까지 가공열처리 하였다. 한편 여러 두께의 판재를 사용하여 필요한 사이클 수로 가공열처리한 후 시편의 두께는 1㎜가 되도록 하였다.
- 가공열처리한 시료의 경도는 미소경도시험기를 사용하여 1Kg의 하중으로 5회 측정한 다음 평균하여 구하였다. 또한 인장성질은 가공열처리한 시료로부터 평행부 길이가 50㎜ 인 ASTM E-8의 규격을 따라 시험편을 제작한 다음 상온에서 cross head speed를 2mm/min 로 인장시험하여 구하였다.
- 먼저 가공에 의해 오스테나이트의 약 20% 정도가 마르텐사이트로 변태되도록 약 16% 정도의 압연율로 냉간압연 하였고, 다음 700℃의 온도로 가열하여 냉간압연에 의해 생성된 마르텐사이트가 오스테나이트로 충분히 역변태 될 수 있도록 20분 유지 후 수냉하는 가공열처리를 하였다. 또한 이러한 가공과 역변태 어닐링처리의 2단계 과정을 한 사이클로 하여 최대 5 사이클 까지 가공열처리 하였다.
- 가공열처리에 따른 오스테나이트와 마르텐사이트 조직의 체적분율 변화는 Mo-Kα 특성 X선을 이용하여 20 ∼ 100°의 범위를 2°/min. 속도로 회절시험(Rigaku D/Max-ⅡA)하였을 때 얻은 회절선도로부터 각 상에 해당되는 피크의 상태 적분강도 값을 사용하여 구하였다8).
- 또한 이러한 가공과 역변태 어닐링처리의 2단계 과정을 한 사이클로 하여 최대 5 사이클 까지 가공열처리 하였다. 한편 여러 두께의 판재를 사용하여 필요한 사이클 수로 가공열처리한 후 시편의 두께는 1㎜가 되도록 하였다.
대상 데이터
- 시료는 탄소량이 극히 적고 2% 이상의 Mo이 첨가되어 있는 316L 공시재를 구입하여 사용하였고, 화학 조성을 Table 1 에 나타내었다.
성능/효과
- 1) 가공열처리에 의해 마르텐사이트가 생성되고, 가공열처리 사이클 수가 증가할수록 마르텐사이트 양은 빠르게 증가하다 사이클 수가 4회 이상이 되면 큰 변화가 없었다.
- 2) 가공열처리 사이클 수가 증가함에 따라 빠르게 경도, 강도는 증가하고, 연신율은 감소하지만 사이클 수가 4회 이상이 되면 경도, 강도 및 연신율은 크게 변화되지 않았다.
- 3) 가공열처리에 의해 생성된 마르텐사이의 양이 증가함에 따라 빠르게 경도와 강도는 증가하고, 연신율은 감소하였다. 따라서 가공열처리한 316L스테인리스강의 경도와 인장성질은 주로 가공열처리에 의해 생성된 마르텐사이트에 지배되었다.
- 4) 가공열처리에 의해서도 우수한 강도와 연신율의 조합을 얻는 것이 가능하다.
- 4는 가공열처리 반복 사이클 수에 따른 오스테나이트와 마르텐사이트의 체적분율 변화를 조사하여 나타낸 것이다. 가공열처리 사이클 수가 증가함에 따라 오스테나이트의 체적분율은 빠르게 감소하다가 반복 사이클 수가 4회 이상이 되면큰 변화가 없는 것을 알 수 있고, 마르텐사이트의 체적분율은 반대경향을 나타내고 있다.
- . 또한 가공열처리를 반복하면 연신율이 50% 이상 감소하나 20% 이상을 나타내고, 강도는 35% 이상 높아져 1000MPa 이상의 높은 값을 나타내고 있다. 따라서 가공열처리에 의해서도 우수한 강도와 연신율의 조합을 얻는 것이 가능하다는 것도 알 수 있다.
- 8은 가공열처리한 316L 스테인리스강의 인장성질과 가공열처리에 의해 생성된 마르텐사이트 체적분율과의 관계를 조사하여 나타낸 것이다. 마르텐사이트의 체적분율이 증가함에 따라 비례 관계로 강도는 증가하고, 연신율은 감소하고 있는 것을 알 수 있다.
- 이상의 결과로부터 가공열처리 사이클 수가 증가하면 가공열처리에 의해 생성되는 마르텐사이트의 양은 증가하고 있으며 이는 가공에 의해 생성된 마르텐사이트가 역변태처리에 의해 완전히 오스테나이트로 변태되지 않고 있을 뿐만 아니라, 가공열처리 사이클 수가 증가할수록 적층결함에너지의 감소와 더불어 전위 등과 같은 마르텐사이트의 핵 생성 장소 수가 증가하여 마르텐사이트가 많이 생성되기 때문이라 판단된다7).
- 이상의 결과로부터 가공열처리 사이클 수가 증가할수록 경도와 강도가 증가하고 연신율이 감소하고 있으며, 이는 가공열처리 사이클 수가 증가할수록 경도와 인장성질에 영향을 미치는 전위 등이 많아지는데도 영향을 받지만 주로 가공열처리에 의해 생성되는 마르텐사이트에 영향을 받기 때문이라 판단된다9). 또한 가공열처리를 반복하면 연신율이 50% 이상 감소하나 20% 이상을 나타내고, 강도는 35% 이상 높아져 1000MPa 이상의 높은 값을 나타내고 있다.
- 이상의 결과로부터 가공열처리한 316L 스테인리스강의 경도, 강도 및 연신율은 가공열처리에 의해 도입된 전위 등에도 영향을 받고 있지만 주로 가공열처리에 의해 생성된 마르텐사이트에 지배되고 있다는 것을 알 수 있다9).
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