[논문]25Cr-7Ni-2Mo-4W 슈퍼 2상 스테인리스강의 기계적 성질에 미치는 R상의 영향

이병찬; 강창룡

doi:10.3740/mrsk.2014.24.8.401

25Cr-7Ni-2Mo-4W 슈퍼 2상 스테인리스강의 기계적 성질에 미치는 R상의 영향
Effect of R Phase Formation on the Mechanical Properties of 25Cr-7Ni-2Mo-4W Super Duplex Stainless Steel 원문보기

한국재료학회지 = Korean journal of materials research, v.24 no.8, 2014년, pp.401 - 406

이병찬 (한국 폴리텍 VII 대학 울산캠퍼스 신소재응용과) , 강창룡 (부경대학교 금속공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we investigated the precipitation behavior of the R-phase precipitated at the initial stage of aging and its effects on the mechanical properties of 25%Cr-7%Ni-2%Mo-4%W super duplex stainless steel. The R-phase was mainly precipitated at the interface of ferrite/austenite phases and inside of the ferrite phase during the initial stage of aging. It was transformed into the ${\sigma}$-phase with an increase of the aging time. The ferrite phase was decomposed into a new austenite(${\gamma}_2$)phase and the ${\sigma}$-phase by an aging treatment. The R phase was an intermetallic compound showing higher molybdenum and tungsten concentrations than the matrix and also showed higher molybdenum and tungsten concentrations than the ${\sigma}$ phase. In the initial stage of aging, precipitation of the R-phase did not change the hardness, the strength and the elongation. The hardness and the strength increased upon a longer aging time, but the elongation rapidly decreased. These results show that the R-phase did not significantly affect the hardness and the strength, though it did influence the elongation.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 슈퍼 2상 스테인리스강에서 σ상의 석출을 억제하기 위하여 Mo의 양을 낮추는 대신에 W을 첨가한 25%Cr-7%Ni-2%Mo-4%W 슈퍼 2상 스테인리스강을 제작하여 600 ℃에서 시효처리한 다음 시효처리 시간에 따른 R상의 석출거동과 이러한 R상의 석출 거동이 기계적 성질에 미치는 영향을 함께 조사하였다.

제안 방법

25%Cr-7%Ni-2%Mo-4%W 슈퍼 2상 스테인리스강의 시효처리에 따른 R상의 석출거동과 기계적 성질에 미치는 R상의 영향을 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
인장성질은 평행부 길이가 50 mm인 ASTM E-8의 규격을 따라 시험편을 제작한 다음 용체화 및 시효처리 후 cross head speed를 2 mm/min로 한 다음 인장시험하여 측정하였다. 경도는 미소경도시험기를 사용하여 1 kg의 하중과 압입시간은 10초로 하여 5회 측정한 다음 평균하여 구하였다.
용체화처리한 시료의 미세조직은 광학현미경으로, 용체화처리 후 시효처리한 시료의 미세조직 변화는 후방산란전자를 이용한 주사전자현미경(JSM-6490LV)으로 관찰하였다. 또한, 각 상들과 시효처리에 따른 석출상의 체적분율 변화는 후방산란전자를 이용한 주사전자현미경에 의해 관찰된 사진으로부터 화상분석시험기(Techsan, TDI PLUS)를 사용하여 10회 이상 측정한 다음 평균하여 구하였다.
시료는 먼저 고주파 진공용해로에서 용해한 다음 소정의 크기를 갖는 잉곳으로 만들었다. 이 잉곳을 1000~1250 ℃ 사이의 온도에서 열간 압연하여 15 mm 두께의 판재로 만들어 시료로 사용하였다.
시효처리에 의해 석출된 R상 등과 같은 석출물의 보다 상세한 분석을 위해 에너지분산형 X-선 분석기(Energy Dispersive X-ray Spectrometer, EDX)를 사용하여 각 석출물들이 갖는 화학조성을 조사함에 의해 분석하였고, 시료를 얇은 두께로 절단한 다음 연마와 정마과정을 거친 후 jet 연마하여 박막으로 만들어서 투과전자현미경(Hitach, 200 kV)으로 석출상의 결정구조를 조사함에 의해서도 분석하였다.
열처리는 시료를 1050 ℃에서 30분 유지 후 수냉하는 용체화처리 한 다음 R상이 용이하게 석출될 것으로 예상되는 온도인³⁾ 600 ℃에서 10분에서 최대 600시간까지 시간을 달리하는 시효처리를 하였다.
용체화처리한 시료의 미세조직은 광학현미경으로, 용체화처리 후 시효처리한 시료의 미세조직 변화는 후방산란전자를 이용한 주사전자현미경(JSM-6490LV)으로 관찰하였다. 또한, 각 상들과 시효처리에 따른 석출상의 체적분율 변화는 후방산란전자를 이용한 주사전자현미경에 의해 관찰된 사진으로부터 화상분석시험기(Techsan, TDI PLUS)를 사용하여 10회 이상 측정한 다음 평균하여 구하였다.
인장성질은 평행부 길이가 50 mm인 ASTM E-8의 규격을 따라 시험편을 제작한 다음 용체화 및 시효처리 후 cross head speed를 2 mm/min로 한 다음 인장시험하여 측정하였다. 경도는 미소경도시험기를 사용하여 1 kg의 하중과 압입시간은 10초로 하여 5회 측정한 다음 평균하여 구하였다.

대상 데이터

시료는 먼저 고주파 진공용해로에서 용해한 다음 소정의 크기를 갖는 잉곳으로 만들었다. 이 잉곳을 1000~1250 ℃ 사이의 온도에서 열간 압연하여 15 mm 두께의 판재로 만들어 시료로 사용하였다. 이때 얻어진 시료의 화학조성을 Table 1에 나타내었다.

성능/효과

1) R상은 주로 시효 초기단계에 페라이트상과 오스테나이트상의 계면 및 페라이트 내에서 석출되고, 시효처리 시간의 증가와 함께 증가하다 시효처리 시간이 길어지면 σ상으로 변태되는데 기인되어 감소하였다.
2) 시효처리 시간이 길어지면 페라이트상은 새로운 오스테나이트와 σ상으로 분해되었다.
3) R상은 기지보다는 Ni의 양은 약간 적지만 Mo과 W의 양이 많고, σ상 보다는 Cr의 양은 적고, Mo과 W의 양이 크게 많았다.
4) 경도, 강도 및 연신율은 R상이 석출하는 시효초기에서는 큰 변화가 없으나, 시효처리 시간의 증가와 함께 경도, 강도는 서서히 증가하는데 반하여, 연신율은 빠르게 감소하였다.
5) 경도와 강도는 시효초기에 석출하는 R상에 큰 영향을 받지 않지만, 연신율은 크게 영향을 받았다.
6) 또한 σ상의 석출은 억제되지만 또 다른 석출상인 R상, χ상 등의 석출은 조장된다고 알려지고 있다.
이상의 결과로 부터 경도와 강도는 시효초기에 석출하는 R상에 크게 영향을 받지 않고 있는데 반하여, 연신율은 시효초기에 석출하는 R상에 크게 영향을 받고 있는 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터 R상은 시효초기에 석출되어 시효시간이 증가함에 따라 석출되는 양이 증가하다 σ상으로 변태되는데 기인되어 감소하는데 반하여,9) σ상은 R상 보다는 늦은 시효처리 시간에서 석출하고, 시효시간의 증가와 함께 석출되는 양이 증가하고 있는 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터 시효 초기에서는 경도, 강도 및 연신율은 큰 변화가 없지만 시효처리 시간이 1시간 이상이 되면 시효처리 시간의 증가와 함께 경도와 강도는 서서히 증가하고 있는데 반하여 연신율은 빠르게 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 또한 이러한 이유는 시효처리 시간에 따른 R상과 σ상의 석출거동을 나타낸 Fig.
이상의 결과로부터 시효처리에 의해 R상과 σ상이 페라이트와 오스테나이트의 계면과 페라이트 내에서 석출되고, 페라이트상은 기지보다 Cr과 Ni의 양이 적고, Mo과 W이 거의 없는 오스테나이트(γ2)상과 기지의 조성과 Ni은 비슷하지만, Cr, Mo 및 W의 양이 많은 σ상으로 분해되고 있는 것을 알 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	슈퍼 2상 스테인리스강에 Mo를 첨가하지 않거나 또는 Mo의 양을 낮추는 대신 W을 첨가할 때 σ상에 어떤 영향을 미치는가?	그러나 Mo은 고온에서 가공 및 사용을 하거나 또는 시효처리하게 되면 2상 스테인리스강의 기계적 성질과 내식성을 크게 저하시키는 중요한 석출물인 σ상의 석출을 촉진하고, 그 양을 증가 시킨다.3-5) 때문에 σ상의 석출을 억제시켜 내식성과 인성 등을 개선하려는 많은 연구가 수행되어 왔고, 그 결과 Mo을 첨가하지 않거나 또는 Mo의 양을 낮추는 대신에 W을 첨가하면 σ상의 석출이 지연되고, 석출되는 양도 적어진다고 알려지고 있다.6) 또한 σ상의 석출은 억제되지만 또 다른 석출상인 R상, χ상 등의 석출은 조장된다고 알려지고 있다.
	슈퍼 2상 스테인리스강이란?	내공식지수(PREN, pitting resistance equivalent number) 값이 40 이상인 슈퍼 2상 스테인리스강은 기존 2상 스테인리스강 보다 내식성과 기계적 성질 등을 크게 개선한 강으로써 정유 산업, 발전 및 해양 플랜트 산업 등과 같이 대단히 열악한 환경 하에서 많이 사용되고 있다.1,2)
	슈퍼 2상 스테인리스강에 첨가된 Mo가 재료에 미치는 영향은?	슈퍼 2상 스테인리스강에는 피팅 부식저항성, 강도 등의 향상을 위해 일반적으로 2~4 %의 Mo이 첨가되어 있다. 그러나 Mo은 고온에서 가공 및 사용을 하거나 또는 시효처리하게 되면 2상 스테인리스강의 기계적 성질과 내식성을 크게 저하시키는 중요한 석출물인 σ상의 석출을 촉진하고, 그 양을 증가 시킨다.3-5) 때문에 σ상의 석출을 억제시켜 내식성과 인성 등을 개선하려는 많은 연구가 수행되어 왔고, 그 결과 Mo을 첨가하지 않거나 또는 Mo의 양을 낮추는 대신에 W을 첨가하면 σ상의 석출이 지연되고, 석출되는 양도 적어진다고 알려지고 있다.

참고문헌 (10)

F. B. Pickering, Int. Met. Rev., December, 227 (1976).
C. F. G. Baxter and G. R. Warburton, Proc. Int. Conf. Duplex '94, p.18, Glasgow, Scotland, 13-16, November (1994).
J. Charles, Proc. Int. Conf. Duplex '94. Paper KI, Glasgow. Scotland (1994).
S. C. Kim, Z. Zang, Y. Furuya, C. Y. Kang, J. H. Sung, Q. Q. Ni, Y. Watanabe and I. S. Kim, Mat. Trans, 46(7), 1056 (2005).
J. M. Nicholls, Int. Conf. Duplex '94, Paper. KIII, Glasgow, Scotland, 13-16 November (1994).
K. Kondo, M. Ueda, K. Ogawa, and M. Igarashi, Proc. Conf. Innovation of Stainless Steel, p.191, Florence, Italy 11-14 October (1993).
T. Huhala, J. U. Nilson, A. Wilson and P. Jonson, Int. Conf. Duplex '94, p.43, Glasgow, Scotland, 13-16 November (1994).
J. Cui, I. S. Park, C. Y. Kang and K. Miyahara, ISIJ Int., 41(2), 192 (2001).

상세보기
T. H. Hwang, J. H. Kim, K. H. Kim, W. J. Moon and C. Y. Kang, Met. Mater. Int., 20(1). 13 (2014).

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C. Y. Kang, J. H. Kim, Kor. J. Met. Mater. Int., 49(3), 197 (2011).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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