Al 첨가가 연강의 응력부식에 미치는 영향

Abstract

연강에 첨가된 Al양의 변화가 연강의 응력부식에 미치는 영향을 연구하기 위하여 여러 가지 Al함량을 갖는 연강을 제조하여 응력부식 실험을 행하였다. 첨가된 Al양은 0.04\%, 0.45\%, 0.65\%, 0.96\%, 1.28\%및 1.52\%이었다. 실험에 사용한 부식용액은 $60\%\; Ca(NO_3)_2 - 3\%\; NH_4NO_3$ 용액이었으며 끓는 온도인 $110\,^\circ\!C$에서 실험을 행하였다. 일정신연(constant strain)방법인 U - bend 시편을 제작하여 응력을 걸어 주었다. $1,150\,^\circ\!C$에서 austerite 영역에 있는 0.04\%, 0.45\%, Al 강은 급냉, 노냉, 급냉 후 소려 등의 열처리가 응력부식에 미치는 영향을 조사하였으며 나머지 강은 노냉한 상태에서 Al양의 변화에따른 응력부식 성질을 조사하였다. 응력부식 실험에서 얻은 시편을 광학현미경으로 관찰하여 균열의 깊이를 측정하여 최대 균열의 깊이와 실험시간과의 관계를 구하였으며 Eckel의 방법을 사용하여 균열의 전파속도를 시간 또는 균열의 깊이의 함수로 구하였다. 현미경으로 관찰된 균열은 한 개의 U - bend시편에서 대부분 3개 이내이었으며 균열의 전파는 모두 입계를 따라 일어났다. 이는 연강의 응력부식은 입계에 편석되어 있는 탄소에 의하여 입계가 crack-sensitive path를 형성하기 때문이라고 생각된다. Al첨가량은 1\% 미만의 경우가 Al을 1\%이상 첨가한 경우보다 응력부식에 대한 저항성이 우수하였다. Al을 과량 첨가하게되면 연강의 입도가 크게되어 유도기간은 짧아지고 균열의 전파속도는 크게 되어 응력부식 저항성이 감소한다. 이와 같은 입도의 영향은 302 stainless steel과 4340 steel에서도 관찰되었던 것으로 입도가 큰 경우 입도가 작은 경우보다 응력을 받을때 더 높은 에너지를 가진 자리를 생성하여 균열이 쉽게 발생된다고 생각된다. 입도가 작은 경우는 입계면적이 입도가 큰 경우보다 넓어지므로 단위입계에 편석된 탄소의 농도가 줄어들게 되어 입계의 응력부식 감수성이 감소하여 균열 전파 속도가 느려진다고 생각된다. 0.04\%, 0.45\% Al강은 급냉 후 소려에 의하여 응력부식 저항성이 증가하였다. 이는 소려함으로써 cementite 입자가 석출될 때 입계에 있는 탄소를 소모하므로 입계의 탄소원자가 줄어들게 되어 응력부식 저항성이 증가한다고 생각된다. 탄소추출 replica법에 의한 전자현미경 관찰로 cementite 입자의 석출을 확인하였다.