0.5%C-17%Cr-1%Ni 마르텐사이트 스테인리스강의 내식특성에 관한 연구
- Alternative Title
- A Study on the Corrosion Resistance Characteristics of 0.5%C-17%Cr-1%Ni Martensitic Stainless Steel
- Abstract
- C를 약 0.5wt.%까지 감소시키고 Ni을 약 1.0wt.% 일정량 첨가한 440A 마르텐사이트계 스테인리스강에 0.4wt.% V, 0.4wt.% W 및 0.68wt.%의 Mo을 각각 첨가시킨 4 종류의 개량 스테인리스강을 제조 후, 균일부식, 공식부식 및 입계부식에 미치는 첨가 원소와 템퍼링 열처리(350∼750℃)의 영향을 전기화학적 분극 시험을 통하여 조사한 결과는 다음과 같다.
1. 1N(5%) H2SO4 용액에서의 균일부식 특성
①일정 템퍼링 조건에서 활성-부동태 천이지점의 부식전류밀도 Icorr은 오스테나이트화 온도가 높을수록 약간 감소하는 경향을 나타내었다.
②오스테나이트화 온도가 일정할 때 단시간 유지보다 장시간 유지하는 경우가 Icorr과 부동태유지 전류밀도 Ipass는 약간 더 낮게 나타났다.
③1050℃에서 오스테나이트화 처리 후 템퍼링 온도에 따른 Icorr과 Ipass는 대부분 350℃〈750℃(650℃)〈550℃(450℃)의 순서로 350℃에서 내식성이 가장 우수하였고, 450℃ 및 550℃에서 내식성이 가장 나쁘게 나타났다.
④450℃∼550℃를 제외한 저온 및 고온 템퍼링에서는 첨가 원소에 관계없이 모두 유사하고 우수한 내식성을 나타내었으며, 내식성은 첨가원소보다 템퍼링 열처리가 더 크게 영향을 미쳤다.
2. 3.5% NaCl 용액에서의 공식 특성
①일정 템퍼링 조건에서 공식전위 Ep는 오스테나이트화 온도가 1050℃〉850℃〉950℃〉1250℃ 순서로 1250℃에서 가장 낮게 나타났는데, 이것은 결정립 조대화 때문이었다.
②오스테나이트화 온도가 일정할 때 단시간 유지보다 장시간 유지하는 경우가 Ep가 약간 더 높았다.
③1050℃에서 오스테나이트화 처리 후 템퍼링 온도에 따른 Ep는 첨가 원소에 관계없이 모두 350℃〉750℃(650℃)〉550℃(450℃)의 순서로 350℃에서 가장 높게 나타났고, 450℃ 및 550℃에서 가장 낮았다.
④450℃ 및 550℃ 템퍼링의 경우, 0.4wt.%의 W 첨가는 Ep의 증가에 약간 영향을 미쳤다.
⑤450℃의 템퍼링은 650℃의 템퍼링에 비해 특정 Ep에서 더 많은 공식을 발생시켰다. 그리고 공식은 Cr 농도가 낮은 장소나 입계가 만난 곳에서 주로 관찰되었으며, 불규칙 형태를 나타내었다.
3. 0.5M H2SO4 ＋ 0.01M KSCN 용액에서의 입계부식 특성
①합금 종류에 관계없이 입계 예민화도(DOS%)는 템퍼링 온도 450℃에서 가장 높게 나타났다. 이것은 Cr7C3와 같은 M7C3계 탄화물의 석출 때문으로 생각되었다.
②550℃ 이상의 템퍼링 온도에서 V 원소의 첨가는 DOS%를 약간 낮추었다. 이것은 VC계 탄화물의 석출 때문으로 생각되었다.
③입계부식은 소량 첨가된 V, W 및 Mo 원소보다 템퍼링 온도의 영향이 더 컸다.
440A martensitic stainless steels which were modified with reduced carbon content(~0.5wt.%) and addition of small amount of vanadium, tungsten and molybdenum 0.4wt.%, 0.4wt.% and 0.68wt.% respectively were manufactured. Effects of alloying elements and tempering temperatures on the uniform corrosion, pitting corrosion and intergranular corrosion were investigated through the electrochemical polarization tests. Especially the intergranular corrosion were investigated through the method of DL-EPR(Double-electrochemical potentiodynamic reactivation).
1. Characteristics of uniform corrosion in 1N(5%) H2SO4
①When tempering temperature is constant, corrosion current density in active-passive transition point, Icorr, decreased a little with an increase of austenitizing temperature.
②When austenitizing temperature is constant, longer holding time showed a little lower Icorr and Ipass, passive current density.
③When austenitized at 1050℃ and tempered at 350~750℃, best anti-corrosion properties were obtained at 350℃ tempering temperature while worst at 450℃ and 550℃.
④When tempered at below 450℃ and above 550℃, similar and good anti-corrosion characteristics were obtained regardless of alloying elements added, showing anti-corrosion characteristics are influenced more by tempering temperature than by alloying elements.
2. Pitting corrosion in 3.5% NaCl
①When tempering temperature is constant, the lowest pitting potential, Ep, was obtained when austenitizing temperature was 1250℃ and this is because of the grain coarsening.
②When austenitizing temperature is constant, longer holding time showed a little higher value of Ep.
③When austenitized at 1050℃ and tempered at 350~750℃, the highest Ep was obtained at 350℃, while the lowest at 450℃ and 550℃.
④When tempered at 450℃ and 550℃, Ep was increased a little when 0.4wt.% of tungsten was added.
⑤When tempered at 450℃, more pitting was observed. And pitting was formed at regions where Cr concentration is low or grain boundaries are intersecting and showed irregular shape.
3. Intergranular corrosion in 0.5M H2SO4 ＋ 0.01M KSCN
①The highest DOS(Degree of sensitization)% of specimens was obtained at the tempering temperature of 450℃ regardless of types of alloy because of the precipitation of Cr7C3.
②Addition of vanadium lowered DOS% a little above the tempering temperature of 550℃. It was considered to be effected by precipitation of VC carbides.
③Intergranular corrosion was influenced more by tempering temperature than by alloying elements of V, W and Mo.
- Issued Date
- 2013
- Awarded Date
- 2013. 8
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- Alternative Author(s)
- Yeong Cheol Kim
- Affiliation
- 대학원
- Department
- 대학원 금속공학과
- Advisor
- 강창룡
- Table Of Contents
- 1.서론......................................................................................................... 1
2.이론적배경................................................................................................ 8
2.1 마르텐사이트계 스테인리스강의 분류 및 개발동향............................ 8
2.2 마르텐사이트계 스테인리스강의 상변태 ......................................... 8
2.3 440A 스테인리스강의 열처리에 의한 일반적 특성 ........................ 10
2.4 마르텐사이트계 스테인리스강의 내식성에 미치는 열처리의 영향 .. 15
2.4.1 오스테나이트화 후 템퍼링에 따른 조직과 내식성의 변화........... 15
2.4.2 스테인리스강의 내식성에 미치는 합금화의 효과........................ 18
2.5 스테인리스강의 부동태와 분극곡선에 미치는 합금 원소의 영향..... 23
2.5.1 스테인리스강의 부동태 개요....................................................... 23
2.5.2 스테인리스강의 부동태 이론....................................................... 25
2.6 스테인리스강의 공식기구와 방지 대책 .................................. 35 2.6.1 공식의 일반적 특징............................................................ 35
2.6.2 공식 발생기구..................................................................... 36
2.6.3 공식에 영향을 미치는 인자................................................ 41
2.6.4 공식 발생 방지 대책 ........................................................ 43
2.7 스테인리스강 입계부식의 예민화 현상 .......................................... 43
2.8 예민화의 예측 및 평가.................................................................... 44
2.9 예민화 기구와 방지 대책 ............................................................... 47
2.9.1 예민화 기구................................................................................ 47
2.9.2 예민화의 원리 및 방지 대책...................................................... 49
3. 실험 방법.......................................................................................... 53
3.1 시료 ................................................................................................ 53
3.2 열처리.............................................................................................. 53
3.3 전기화학적 분극 시험....................................................................... 54
3.4 미세조직 관찰................................................................................... 56
3.5 석출물의 동정 ................................................................................. 58
4. 실험 결과 및 고찰................................................................................ 59
4.1 열처리에 따른 미세조직 ........................................................... 59
4.1.1 오스테나이트화 온도에 따른 미세조직 변화............................... 59
4.1.1 오스테나이트화 시간에 따른 미세조직 변화 .............................. 60
4.1.2 템퍼링 온도에 따른 미세조직 변화............................................. 60
4.2 1N H2SO4 용액에서의 균일부식 특성.............................................. 66
4.2.1 열처리에 따른 분극곡선과 내식 특성.......................................... 66
4.2.2 합금 원소 첨가에 따른 분극곡선과 내식 특성............................. 73
4.3 3.5% NaCl 용액에서의 공식 특성................................................. 81
4.3.1 열처리에 따른 분극곡선과 내식특성............................................ 81
4.3.2 합금 원소 첨가에 따른 분극곡선과 내식 특성............................. 97
4.3.3 공식 형태 및 발생에 미치는 열처리 및 합금 원소의 영향..........101
4.4 0.5M H2SO4 ＋ 0.01M KSCN 용액에서의 입계부식 특성................106 4.4.1 미세조직......................................................................................106
4.4.2 V 첨가 합금의 탄화물 동정.........................................................111
4.4.3 TEM에 의한 V 첨가 합금의 석출물 동정...................................111
4.4.4 템퍼링 온도에 따른 합금들의 DL-EPR 곡선과 DOS 값.............115
4.4.5 템퍼링 온도 일정 시 합금 종류에 따른 DL-EPR 곡선과 DOS 값...122
4.4.6 부식시험 후의 표면 조직..............................................................123
4.4.7 입계 근방의 Cr 농도의 분석........................................................133
5.결론.........................................................................................................138
참고 문헌...................................................................................................140
- Degree
- Doctor
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