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NTIS 바로가기열처리공학회지 = Journal of the Korean society for heat treatment, v.28 no.2, 2015년, pp.68 - 74
The low cycle fatigue (LCF) and creep-fatigue (hold time tension fatigue, HTTF) tests were performed on the modified 25Cr-13Ni cast stainless steel, which was selected as a candidate material for exhaust manifold in automotive engine. The exhaust manifold is subjected to an environment in which heat...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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자동차의 배기 매니폴드는 무슨 역할을 하는가? | 자동차 엔진의 경우 배기가스 저감과 효율 향상을 위해 높은 배기계 온도를 유지하며, 이로 인해 부품들의 고온 내구성이 중요한 관심 사항이다[1]. 대표적으로 자동차의 배기 매니폴드(Exhaust manifold)는 엔진에서 배출되는 고온, 고압의 연소가스를 효율적이며 안전하게 대기로 방출하는 역할을 하는데, 최대 900oC 이상의 고온에 노출되어 가동과 정지 중에 심각한 열피로에 의한 피로 파괴 현상이 종종 발생한다고 보고되고 있다[2, 3]. 최근에는 경량화와 내열성의 향상을 위해 종래의 주 철재를 대신하여 스테인리스강의 사용이 증가되고 있다. | |
자동차 엔진에서 무엇이 가장 중요한 관심사항인가? | 특히 잦은 온도변화에 의한 수축과 팽창으로 야기되는열 변형으로 인해 구조용 금속은 피로손상을 받아 수명이 저하하게 된다. 자동차 엔진의 경우 배기가스 저감과 효율 향상을 위해 높은 배기계 온도를 유지하며, 이로 인해 부품들의 고온 내구성이 중요한 관심 사항이다[1]. 대표적으로 자동차의 배기 매니폴드(Exhaust manifold)는 엔진에서 배출되는 고온, 고압의 연소가스를 효율적이며 안전하게 대기로 방출하는 역할을 하는데, 최대 900oC 이상의 고온에 노출되어 가동과 정지 중에 심각한 열피로에 의한 피로 파괴 현상이 종종 발생한다고 보고되고 있다[2, 3]. | |
주조 25Cr-13Ni 오스테나이트 스테인리스강을 사용하여 고온인장시험, 저주기피로 및 고온 크리프-피로 시험을 실시하여 소재의 특성을 평가한 결과와 피로거동에 미치는 시험조건의 영향을 분석한 결과는 어떠한가? | 1. 인장시험의 결과, 상온-500℃ 범위에서는 주철재인 FCD50HS의 항복강도, 인장강도가 크게 높았 으나, 배기 매니폴드가 실제로 사용되는 500℃ 이상의 온도에서는 25Cr-13Ni 강의 강도가 상대적으로 뚜렷하게 더 우수하였다. 즉 기존의 매니폴드 소재로 사용되는 주철재인 FCD50HS 보다 25Cr13Ni강의 고온인장 강도가 더 높아 고온에 노출되는 매니폴드 소재로서 상대적으로 우수한 특성을 나타내었다. 2. 25Cr-13Ni강의 HTTF 시험에서 최대 인장 변형률이 일정하게 유지되는 인장유지 시간 동안에 피크 응력(peak stress)이 연속적으로 감소하는 stress relaxation이 발생하였으며, 이것은 결정 내부의 회복 과정에 의한 것으로서 인장 유지시간 동안에 크리프 메카니즘이 작동하여 전위 셀의 재배열 및 전위밀도의 감소, subgrain 및 석출입자의 조대화 등이 복합 적으로 발생하였기 때문이라고 생각된다. 3. Peak strain 에서 인장유지시간(ΔTH)이 주어진 크리프-피로 시험 결과 ΔTH가 길어질수록 피로수명은 감소하였다. 이는 인장유지 동안 발생한 크리프 변형 메카니즘에 의해서 생성되는 Cavity가 피로균열의 진전을 가속화하였기 때문이라고 판단된다. |
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