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.
Solution Heat Treatment (SHT) 전후의 Delta Ferrite량을 비교해 보시기 바랍니다. 정상적이라면 SHT후 대부분의 Ferrite가 사라짐을 확인하실 수 있을 겁니다. 이때 0% Ferrite 를 만드시려면 SHT (temperature-time: TT)의 최적 조건을 다시 한번 검토해 보시기 바랍니다. 잘 아시다시피 TT가 낮으면 잔류 Ferrite양이 상대적으로 많이 존재할 것이고 높으면 제 2, 3의 석출물이 생겨 품질을 저해할 수 있기 때문이지요. 아래 Reference참조요. 일반적으로 Mill에서 의무적으로 실시하는 300 series SS의 SHT후의 잔존 Ferrite양은 거의 Nil 수준입니다.
그럼에도 불구하고 SHT 후 잔류 Ferrite양이 더 많아진다면 다음의 방법을 검토해 보시기 바랍니다.
- - XRD 장비의 Calibration 유무
- - XRD 이외의 방법으로 FN 측정 (see WRC Bulletin 132/342 and NACE Paper 2019-13437)
- - SHT 후 냉각방법 (공냉은 피해야 함)
한편, Sensitization-induced martensitic transformation 이론은 아직은 특정 조건에서의 Research 단계로 알고 있으며 Engineering Practice로는 아직 연구/고려가 되지 않고 있는 상황입니다.
References
- (1) B. MATEŠA, I. SAMARDŽIĆ, M. DUNĐER, The Influence of the heat treatment on delta ferrite transformation in ASS welds, ISSN 0543-5846
- (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) 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) https://www.mdpi.com/2075-4701/11/6/935/htm
두분의 좋은 의견 감사합니다. 실험이 잘 수행되었다면 delta-ferrite 가 형성되지 않는게 맞군요.. 다른 XRD 를 사용하거나 다른 방법으로 FN을 측정해보도록 하겠습니다.
감사드립니다.
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.
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.