초록 ▼

본 연구의 핵심기술은 원자반경이 기지금속의 Cr, Mo보다 30% 이상 큰 Ba, 희토류금속 및 Mo 보다 40% 작은 Boron을 원자상태로 고용시키고, 직경 $3{\mu}m$ 이하의 미세한 구형의 희토류금속계 복합 화합물 또는 Ba 산화물(Oxide)들을 생성시켜, 취성이 강한 ${\sigma},{\chi}$와 같은 금속간상들의 석출속도를 지연시킴으로써 내취화성, 기계적성질 및 내식성을 향상시킨 것이다.
그리고 이들 희토류금속계 복합 화합물 및 Ba 산화물에 의해 주상정을 감소시키고,

본 연구의 핵심기술은 원자반경이 기지금속의 Cr, Mo보다 30% 이상 큰 Ba, 희토류금속 및 Mo 보다 40% 작은 Boron을 원자상태로 고용시키고, 직경 $3{\mu}m$ 이하의 미세한 구형의 희토류금속계 복합 화합물 또는 Ba 산화물(Oxide)들을 생성시켜, 취성이 강한 ${\sigma},{\chi}$와 같은 금속간상들의 석출속도를 지연시킴으로써 내취화성, 기계적성질 및 내식성을 향상시킨 것이다.
그리고 이들 희토류금속계 복합 화합물 및 Ba 산화물에 의해 주상정을 감소시키고, 등축정을 증가시킨 결과 응고조직이 미세화되고 동시에 Cr, Mo 등의 용질원소들의 편석을 제어할 수 있었다. 또한 오스테나이트 및 페라이트 상경계를 고착함으로써 오스테나이트(${\gamma}$)와 페라이트(${\alpha}$) 상들을 미세하고 균일하게 제어시킬 수 있다. 이렇게 제어된 응고조직은 기계적성질의 향상을 가져을 수 있었고, 또한 S 첨가에 따른 윤활작용의 복합 효과에 의해 절삭성을 한단계 향상시킬 수 있었다.
상기의 실험실적 원천기술에 의해 개발된 실험합금은 실제로 원자력 발전소의 핵심 부품인 Duplex Strainer 주물 제조에 완벽히 성공하여 공급되었다.
이 3세대 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강 제품은 현재 상용되고 있는 어떤 스테인리스강 제품들보다 높은 내식성과 높은 강도를 보여주었다. 즉 기존 고가의 6Mo오스테나이트 슈퍼 스테인리스강의 ASTM-C48D 방법에 의한 CCT(임계틈부식온도)가 $35{\sim}40^{\circ}C$인데 비해 $55{\sim}60^{\circ}C$로 나타나 이들보다 4배의 우수한 내식성과 70% 이상의 높은 강도(항복강도 약 690MPa), 그리고 30%의 우수한 연신율을 보여주었다. 제조 가격은 오히려 20% 이상 저렴할 것으로 예측하며, 더욱이 주물품의 생산원가에서 높은 비중을 차지하는 절삭성이 뛰어난 것으로 판명되었다.

Abstract ▼

1) the 1st Year
${\cdot}$ Alloy design for enhancing corrosion reistance
${\cdot}$ Evaluation
- Castability
- Optical microstructure, SEM/EDS/WDS, TEM/EDS
- Mechanical property
- Corrosion reistance
- Characteristics of aged specimens
${\cdot}$

1) the 1st Year
${\cdot}$ Alloy design for enhancing corrosion reistance
${\cdot}$ Evaluation
- Castability
- Optical microstructure, SEM/EDS/WDS, TEM/EDS
- Mechanical property
- Corrosion reistance
- Characteristics of aged specimens
${\cdot}$ Establishment of optimum chemical composition
${\cdot}$ Establishment of optimum manufacturing process of lab. & pilot scale
${\cdot}$ Elucidation of the mechanisms for enhancing corrosion resistance

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 20
• 제 1 절 연구개발의 개요 ... 20
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 21
• 제 3 절 연구개발 목표 및 내용 ... 27
• 제 4 절 연구평가의 착안점 및 척도 ... 29
• 제 5 절 연구개발 방법 ... 29
• 제 6 절 연구개발 추진전략 및 체계 ... 30
• 제 2장 국내외 기술개발 현황 ... 32
• 제 1 절 국내·외 관련분야에 패한 기술개발현황 ... 32
• 제 2 절 향후 전망 ... 33
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 39
• 제 1 절 초내식 듀플렉스 스테인리스강의 내식성에 미치는 W 첨가 및 고용화 열처리의 영향 ... 39
• 제 2 절 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강의 내식성 및 기계적 성질에 미치는 희토류 금속, 바륨 첨가 및 시효처리의 영향 ... 69
• 제 3 절 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강의 내산성 및 절삭성에 미치는 희토류 금속 및 바륨 첨가의 영향 ... 104
• 제 4 절 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강의 캐비테이션 마모부식 저항성에 미치는 희토류금속 및 바륨 첨가의 영향 ... 134
• 제 5 절 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강의 응고조직 제어에 미치는 희토류 금속 및 바륨 첨가의 영향 ... 173
• 제 6 절 시제품 제작 및 원자력발전소에의 적용 ... 176
• 제 4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 180
• 제 1 절 계획대비 달성도 ... 180
• 제 2 절 대표적 성공사례 ... 184
• 제 3 절 기타 계획하지 않은 연구성과 ... 185
• 제 4 절 관련 분야에의 기여도 ... 185
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 198
• 제 1 절 타연구에의 응용 ... 198
• 제 2 절 기업화 추진방안 ... 201
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 203
• 제 1 절 해외 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강 주물재 생산 동향 ... 203
• 제 2 절 해외 듀플렉스 스테인리스강의 선행 연구 동향 및 특허 분석 ... 205
• 제 7 장 참고문헌 ... 211
• 활용계획서 ... 216
• 첨부 ... 217