[논문]480~720℃에서 예민화한 STS310S, STS316L 및 STS347H의 기계적 성질 및 침지 특성

김영수; 이소영; 도재윤; 안석환; 남기우

doi:10.9726/kspse.2016.20.3.043

[국내논문] 480~720℃에서 예민화한 STS310S, STS316L 및 STS347H의 기계적 성질 및 침지 특성
Mechanical properties and immersion characteristics of sensitinized STS310S, STS316L and STS347H in the range of 480~720℃ 원문보기

한국동력기계공학회지 = Journal of the korean society for power system engineering, v.20 no.3, 2016년, pp.43 - 50

김영수 (부경대학교 대학원) , 이소영 (부경대학교 대학원) , 도재윤 (한국폴리텍 7대학 부산캠퍼스) , 안석환 (중원대학교 메카트로닉스공학과) , 남기우 (부경대학교 재료공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The current study was carried to understand the immersion characteristics and mechanical properties of heat treated stainless steels. Stainless steels (STS310S, STS316L and STS347H) were thermally treated at temperature ranges from 480 to $720^{\circ}C$. Nominal stress was determined to be slightly different depending on the heat treatment temperature. The Cr concentration in STS310S was increased at the temperatures of 600 and $660^{\circ}C$, whereas the Cr concentration in STS316L and STS347H were almost constant regardless of heat treatment temperatures. Vickers hardness was found larger as a thermal treatment temperature was increased. Immersion tests of the stainless steels were also carried out in acidic solution and alkaline solution for 240 hours. Among three different stainless steels, the pitting was detected in the acidic solution, not in the alkaline solution. The pitting of STS347H was occurred more than STS310S and STS316L.

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AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 스테인레스강의 예민화 영향을 규명하기 위하여 STS310S, STS316L 및 STS347H의 오스테나이트 스테인레스강에 대하여 480∼720℃의 온도 범위에서 열처리한 후, 기계적 특성 및 산성과 염기성 용액에 240시간 침지하여 내공식성을 평가하였다.

제안 방법

인장시험은 만능 인장시험기(Oriental, OTV-10C) 를 사용하여, 크로스헤드 속도 2 mm/min으로 실시하였다. 미세조직은 10% 나이탈 용액으로 5초간 에칭한 후, 금속현미경(Olympus, PME3)으로 관찰하였다.
또한 열처리한 시험편은 경면 연마하여, 표면부의 미세 영역에 대한 Cr 농도를 EDS (Horiba)로 측정하였다. 비커스 경도는 비커스 경도기(Mitutoyo, HV-112)를 사용하여, 19.6N의 하중으로 20번 측정하고 산술평균하였다.
침지시험에 사용한 산성용액은 6 wt.% 제2염화철수용액과 1 wt.% 염산을 혼합한 용액이고, 염기성용액은 NaOH 6 mol/L을 사용하였다. 12) 침지시험은 상온에서 240시간 동안 실시하였다.

대상 데이터

재료는 시판 중인 두께 5mm의 STS310S, STS316L 및 STS347H 판재이다. Table 1과 Table 2는 화학적 조성 및 기계적 성질을 나타낸다.

데이터처리

12) 침지시험은 상온에서 240시간 동안 실시하였다. 침지시험편의 외관은 24시간의 간격으로 촬영하였으며, 공식 수는 광학현미경으로 촬영한 전체에 대하여 격자법(0.5 × 0.5 mm 눈금 그음)으로 전수 조사하였다.

성능/효과

(1) 공칭 응력은 STS310S의 480 및 540℃, STS347H의 600 및 660℃에서 약간 증가하였으나, STS316L은 거의 변화가 없었다. 비커스 경도는 열처리 온도가 증가함에 따라서 증가하는 것으로 나타났다.
(1) 공칭 응력은 STS310S의 480 및 540℃, STS347H의 600 및 660℃에서 약간 증가하였으나, STS316L은 거의 변화가 없었다. 비커스 경도는 열처리 온도가 증가함에 따라서 증가하는 것으로 나타났다.
(2) 산성 용액에서 모재시험편은 공식이 전혀 발생하지 않았으나, 열처리시험편은 3종류의 재료 에서 공식이 많이 발생하였다. 특히 STS347H는 공식이 많이 발생하여 내공식성이 매우 나쁘게 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	스테인리스강의 특성은?	스테인리스강은 뛰어난 부식 저항성과 우수한 기계적 성질을 구비하고 있지만, 염소 이온과 같은 할로겐 이온이 존재하는 환경에서는 염소 이온에 의해 부동태 피막이 쉽게 파괴되는 공식이 나타나며, 이것이 원인이 되어 응력부식균열이 발생한다. 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 STS304에 Mo을 첨가하면 공식 저항성을 크게 증가시킬 수 있다.
	스테인레스강이 예민화 온도에 노출되는 요인은?	6) 더욱이 예민화에 의해 Cr 결핍영역이 존재하는 스테인레스강은 입계부근의 부식 때문에 내식성이 감소하고, 입계부근에서는 탄소농도 감소 때문에 강도가 저하되어 응력부식 균열이 발생하기 쉽다.7-9) 이러한 예민화는 부적절한 열처리, 용접 및 장시간의 고온 노출 등에 의하여 발생하며, 특히 용접은 철구조물 또는 장치를 제작하기 위한 필수 방법이지만, 재료가 예민화 온도에 노출되는 가장 큰 요인이 되기도 한다.10)
	스테인리스강의 응력부식균열은 어떻게 발생하는가?	스테인리스강은 뛰어난 부식 저항성과 우수한 기계적 성질을 구비하고 있지만, 염소 이온과 같은 할로겐 이온이 존재하는 환경에서는 염소 이온에 의해 부동태 피막이 쉽게 파괴되는 공식이 나타나며, 이것이 원인이 되어 응력부식균열이 발생한다. 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 STS304에 Mo을 첨가하면 공식 저항성을 크게 증가시킬 수 있다.

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Y. T. Jeong, 2015, "Effect of Stabilization Heat treatment on the Precipitation Behavior of Super 304H, 347H Stainless Steels Weld HAZ during Aging", Master Thesis of Hanyang university.

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