안녕하세요? 스테인리스 관련하여 표면처리 연구를 진행중인 대학원생입니다.

표면처리 연구 수행중에 스테인리스는 처음이라 막막했는데 이 사이트를 통해 많이 공부했습니다.

STS 304 재질의 경우 냉간압연에 의한 페라이트상이 발현될수 있다고 알고 있는데요..

열처리 (1000도 1~3시간 후 퀜칭, 공냉 역시 마찬가지 입니다.) 수행후에 페라이트 상이 오히려 증가하는 현상(XRD delta-ferrite 픽이 증가)이 있어 문의 드리고 싶습니다.

또한 다양한 스테인리스 기판(304)을 구매하여 오스테나이트상(gamma)만 존재하는 기판을 사용했음에도 불구하고 열처리 후 delta상이 픽이 측정되는 것을 확인하였습니다.

간혹 Cr23C6 구간(550-850도)에서 크롬탄화물 형성시 주변부 Cr-고갈 층이 형성되어 마르텐사이트가 유도될 수 있다는 논문은 본적이 있습니다.( Sensitisation-induced martensic transformation)

하지만 제가 실시한 영역의 경우 고용화 열처리 온도 근처라 오히려 delta상이 gamma 상으로 바뀌어야하는 것 아닌가요?

혹시 이러한 현상의 원인에 관해서는 어떻게 생각하시는지 궁금합니다.

감사합니다.

관리자 2022-12-28 18:23

이미 이해하고 있는 바와 같이 뭔가 좀 이상하네요.

우선 304는 ASS 재질 중에 가장 Meta-stable한 조직이며, Austenite로만 된 조직을 구하는 것 자체가 매우 어렵습니다.

자성 시험을 해 봐도 거의 모든 304제품에서 약간의 자성을 확인할 수 있는 수준이기에 Full Austenite를 기대하기는 어렵습니다.

Solution Annealing에 준한 온도에서 Quenching하고 나서 Ferrite가 증가한 것도 뭔가 좀 실험과 평가 과정을 다시 한번 확인해 볼 필요가 있겠습니다.  

Cr이 고갈되었다고 바로 Martensite로 변화되기는 어렵겠으며, FCC 조직내의 탄소가 빠져 나갔다고 해서 Martensite가 된다는 것도 조금은 이상하게 느껴집니다. 다른 전문가 분들의 고견을 기대해 봅니다.

ThomasEun 2022-12-29 06:46

Solution Heat Treatment (SHT) 전후의 Delta Ferrite량을 비교해 보시기 바랍니다.  정상적이라면 SHT 대부분의 Ferrite 사라짐을 확인하실 있을 겁니다. 이때 0% Ferrite 만드시려면 SHT (temperature-time: TT) 최적 조건을 다시 한번 검토해 보시기 바랍니다 아시다시피 TT 낮으면 잔류 Ferrite양이 상대적으로 많이 존재할 것이고 높으면 제 2, 3 석출물이 생겨 품질을 저해할 있기 때문이지요아래 Reference참조요.  일반적으로 Mill에서 의무적으로 실시하는 300 series SS SHT후의 잔존 Ferrite양은 거의 Nil 수준입니다.

그럼에도 불구하고 SHT 잔류 Ferrite양이 많아진다면 다음의 방법을 검토해 보시기 바랍니다.

  1. - XRD 장비의 Calibration 유무
  2. - XRD 이외의 방법으로 FN 측정 (see WRC Bulletin 132/342 and NACE Paper 2019-13437)
  3. - SHT 후 냉각방법 (공냉은 피해야 )

한편, Sensitization-induced martensitic transformation 이론 아직은 특정 조건에서의 Research 단계로 알고 있으며 Engineering Practice로는 아직 연구/고려가 되지 않고 있는 상황입니다.

 

References

  1. (1) B. MATEŠA, I. SAMARDŽIĆ, M. DUNĐER, The Influence of the heat treatment on delta ferrite transformation in ASS welds, ISSN 0543-5846
  2. (2) T. P. S. Gill, M. Vijayalakshmi, J. B. Gnanamoorthy and K. A. Padmanabhan, Transformation of Delta-Ferrite during the Postweld Heat Treatment of Type 316L Stainless Steel Weld Metal, Welding Research Supplement, p122-s, May, 1986
  3. (3) Tae-Hoon Nam, Eunsol An, Byung Jun Kim, Sunmi Shin, Won-Seok Ko, Nokeun Park, Namhyun Kang, and Jong Bae Jeon, Effect of Post Weld Heat Treatment on the Microstructure and Mechanical Properties of a Submerged-Arc-Welded 304 Stainless Steel, Metals 2018, 8, 26
  4. (4) https://www.mdpi.com/2075-4701/11/6/935/htm

떵워닝 2022-12-29 14:22

두분의 좋은 의견 감사합니다. 실험이 잘 수행되었다면 delta-ferrite 가 형성되지 않는게 맞군요.. 다른 XRD 를 사용하거나  다른 방법으로 FN을 측정해보도록 하겠습니다.

감사드립니다.

떵워닝 2023-01-08 23:31

XRD peak 분석의 경우 delta-ferrite Peak 과 매우 유사한 Peak으로 Mn0.05F0.95 혹은 Cr0.05Fe0.95 와 같이 Fe-rich 화합물 혹은 Fe-rich Oxidation Layer 도 유사한 Peak을 나타낼 수 있다고 합니다. 아마 Delta Ferrite보다는 Fe 혼합물이 아닐까라는 생각이 듭니다. 친절한 답변 감사드립니다. 감사합니다. 

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