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고온-고압 수소 주입된 Fe-30Mn-0.2C-(1.5Al) 고망간강의 인장 거동에 미치는 표면 조건의 영향
Effect of Surface Condition on Tensile Properties of Fe-30Mn-0.2C-(1.5Al) High-Manganese Steels Hydrogen-Charged Under High Temperature and Pressure 원문보기

한국재료학회지 = Korean journal of materials research, v.27 no.6, 2017년, pp.318 - 324  

이승용 (서울과학기술대학교 신소재공학과) ,  이상혁 (서울과학기술대학교 신소재공학과) ,  황병철 (서울과학기술대학교 신소재공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, two Fe-30Mn-0.2C-(1.5Al) high-manganese steels with different surface conditions were hydrogen-charged under high temperature and pressure; then, tensile testing was performed at room temperature in air. The yield strength of the 30Mn-0.2C specimen increased with decreasing surface ro...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 연구에서는 Fe-30Mn-0.2C-(1.5Al) 고망간강을 각기 다른 표면 조건으로 연마하고 고온-고압 수소 분위기 하에서 주입한 후 상온 인장 시험을 진행하여 수소 취화특성을 조사하였다. 30Mn-0.
  • 수소 주입을 위해 두 시편을 표점 거리 10 mm, 너비 1 mm, 두께 0.6 mm의 소형 인장 시편으로 압연 방향과 평행하게 가공하고 최종 연마 조건을 달리하여 스케일을 제거해주었다. 표면 조건과 시편의 최종 두께를 Table 2에 자세히 나타내었다.
  • 1에 나타내었다. 인장 시험 후 시편의 파면을 주사전자 현미경(scanning electron microscopy, 이하 SEM)으로 관찰하였으며, 파단 부근 변형 조직은 전자후방 산란회절(elctron backscatter diffraction, CrystAlign e-FlashHR,Bruker, Germany, 이하 EBSD)을 통해 분석하였다.
  • 한편 시편의 표면 처리 조건에 따른 수소 주입량의 경향을 알아보기 위해 Fe-Cr-Mn-N계 고망간 고질소강(highnitrogens steel, HNS) 시편을 사용하여 표면 조건을 달리하여 전기화학적 수소 주입을 실시하고, TDS 장비(Quadrupole Mass Spectometer, EX0014, E-DEC Co.,Ltd, Tsukuba, Japan)를 이용해 300℃/h의 승온 속도로 900℃까지 가열하면서 수소량를 측정하였다.

대상 데이터

  • 본 연구에서 사용된 재료는 900℃이상 온도에서 30mm 두께로 열간 압연된 판재로 30Mn-0.2C 시편과 여기에 Al이 1.5 wt% 추가 첨가된 30Mn-0.2C-1.5Al 시편두 종류이며, 자세한 화학성분은 Table 1에 나타내었다. 두 시편의 평균 결정립 크기는 각각 21 µm와 25 µm로 유사하며, 오스테나이트 안정도 지표를 나타내는 Md30과 Nieq, 적층 결함 에너지(stacking fault energy, SFE)는 합금 원소 조성을 이용하여 계산하고 그 값들을 Table 1에 나타내었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고망간강에 수소취하를 억제하기 위해 어떤 원소를 첨가하는가? 8-11) 이들 합금도 마찬가지로 수소 시스템 하 사용 가능성 평가 연구가 진행되고 있는 가운데, 최근 고망간 TWIP(twinning-induced plasticity) 강의 수소 지연 파괴(hydrogen delayed fracture) 현상에 미치는 Al 첨가 영향에 대해서 활발하게 연구된 바 있다.12-15) 몇몇 연구자들은 Al 첨가가 고망간강의 수소 취화를 억제시킨다고 보고하였으나 전기화학적 수소 주입 방식이 주로 이뤄졌으며 수소 주입 방식에 따라 수소 주입 거동 및 주입량 등이 달라질 수 있다.4) 실제로 다른 수소 주입 방식에 따른 고망간강의 수소 취화와 Al 첨가의 영향은 아직까지 이해가 부족한 실정이다.
수소 시스템에 사용되는 오스테나이트계 스테인리스 합금의 사용이 제한적인 이유는? 이들 소재는 일반적으로 Ni 함량이 증가됨에 따라 수소 취화 저항성이 높아진다.5)그러나 고가의 Ni 첨가는 소재 원가를 증가시키기 때문에 그 사용이 제한적일 수 밖에 없다. 이에 따라 다양한 금속 재료들의 수소 시스템 하 사용 가능성 평가와 저가의 내수소성 금속 재료 개발 연구가 동시에 진행되고 있다.
오스테나이트계 스테인리스 합금에 Ni 함량이 증가하면 특성은 어떻게 달라지는가? 3-6) 일반적으로 수소 시스템에서 사용되고 있는 금속 재료는 오스테나이트계 스테인리스 합금으로 Ni과 Cr이 다량 첨가되고 있다. 이들 소재는 일반적으로 Ni 함량이 증가됨에 따라 수소 취화 저항성이 높아진다.5)그러나 고가의 Ni 첨가는 소재 원가를 증가시키기 때문에 그 사용이 제한적일 수 밖에 없다.
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참고문헌 (22)

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