| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2005년 가을 (11/10 ~ 11/11, 한양대학교) |
| 권호 | 11권 2호 |
| 발표분야 | 구조재료 |
| 제목 | 자기적 방법에 의한 고온 열화된 11Cr-3.5W-3Co 강의 미세조직 및 강도의 비파괴적 평가 |
| 초록 | 1. 서론 11Cr-3.5W-3Co강은 발전 설비, 석유 화학 설비 등과 같은 고온용 구조 재료로 사용되어 왔다. 그러나 고온에서 장시간 사용할 경우 탄화물 조대화, 마르텐사이트 래스의 분해 등의 조직 변화가 일어나며, 이로 인해 기계적 성질이 저하되는(경년열화) 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 고온에서 열화된 11Cr-3.5W-3Co 강의 미세조직 및 강도를 비파괴적 평가법의 하나인 자기 히스테리시스 특성을 이용하여 평가하고자 하였다. 이를 위해 인공 등온 열화 및 크리프 손상된 11Cr-3.5W-3Co강에 대해 자기이력특성(보자력, 잔류자화)을 측정하였으며, 이 결과를 미세조직(탄화물 분석, 전위) 및 기계적 성질(인장강도, 경도) 분석 결과와 비교 고찰하였다. 2. 실험방법 가속화된 등온 열화 시편은 650℃ 및 700℃에서 8000시간까지 열화 시간을 변수로 제작하였다. 크리프 손상 시험편은 700℃, 60MPa의 조건에서 3286 시간까지 크리프 시간을 변수로 제작하였다. 탄화물은 FESEM(field emission scanning electron microscope)을 이용하여 관찰하였으며 영상분석기(image analyser)를 사용하여 평균 크기를 정량화 하였다. 투과전자현미경을 이용하여 마르텐사이트 래스 조직을 관찰하였으며, 평균 래스 폭을 정량화 하였다. 전해추출법을 이용하여 탄화물을 추출해 내었으며, 이에 대해 X-선 회절 분석을 하여 열화 시간에 따른 탄화물의 변화를 분석하였다. 자기적 특성을 측정하기위해 진동시료자속계를 이용하여 자기이력곡선을 얻었으며, 이로부터 보자력 및 잔류자화를 측정하였다. 3. 결과 및 고찰 항온 열화재와 크리프 손상재에서 열화 시간이 증가함에 따라 래스 폭이 증가하였고, 전위의 회복이 관찰되었다. 장시간 열화재에서는 Laves 상(Fe2W)이 형성되었다. 보자력은 항온 열화재와 크리프 손상재 모두 초기에 급격히 감소 후 점차 완만히 감소하였다. 이는 열화에 따른 탄화물의 소멸과 전위 회복에 의해 자구의 고착 효과가 줄어듦으로써 나타나는 현상으로 생각된다. 보자력은 항온 열화재와 크리프 손상재에서 평균 래스 폭이 증가할수록 감소하였다. 보자력은 항온 열화 및 크리프 손상에 따른 강도 저하와 선형적 상관관계를 나타내었다. 따라서 보자력은 11Cr-3.5W-3Co강의 고온 열화도 평가에 적절한 비파괴평가 파라미터인 것으로 판단된다. 4. 결론 항온 열화재와 크리프 손상재 모두 열화 시간이 증가함에 따라 전위의 회복이 관찰되었으며, 마르텐사이트 래스 폭이 증가하였다. 장시간 열화에 의해 Laves 상이 형성되었다. 보자력은 열화 시간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 평균 래스 폭과 선형적 상관관계를 나타내었다. 열화에 따른 기계적 성질의 감소(경도 및 인장강도)는 보자력과 선형적 상관관계가 있었다. 고온 열화된 11Cr-3.5W-3Co강의 자기 특성을 평가함으로써 미세조직 및 강도 저하를 비파괴적으로 평가할 수 있는 가능성이 제안되었다. |
| 저자 | 김정석1, 권숙인1, 현창용2 |
| 소속 | 1고려대, 2서울산업대 |
| 키워드 | 경년열화; 보자력; 잔류자화 |
