뭔가 설명을 받으시면서 정리가 덜 된 듯한 느낌입니다.

우리가 고온에 사용하는 재질은 크게 두가지로 구분할 수 있습니다.

5Cr이나 9Cr 심지어 11Cr과 같은 Ferrite 계열이 있고, 이 보다 Cr은 훨씬 더 많지만 Ni이 들어가서 Austenite 조직을 갖는 강종으로 구분됩니다.

Austenite가 Ferrite 보다 연신이 크고 변형이 잘되지만, 반대로 상온에서는 원래 상태로 돌아가려는 Spring Back 효과도 크게 됩니다

이는 FCC 조직이 가진 특징인데, 이것과 직접적으로 Creep을 연결해서 설명하는 것은 조금 오해가 있을 수 있기에 생략합니다.

다만, Ferrite가 Austenit 보다 원자의 이동이 쉬워서 상대적으로 Creep 강도가 낮게 나온다는 정도로만 이해하시면 되겠습니다.

Metal Handbook 같은 참고 문헌을 찾아 보면 이렇게 설명합니다. The creep strength of ferritic steel is relatively low compared with those of austenitic creep-resistant steels due to the high diffusion rates of transition elements in ferritic steels.

그리고 이 과정에서 Cr 과 같은 탄화물을 만드는 원소의 역할을 매우 강조하고 있지요. 

이번 기회에 공부하시면서 발전소의 보일러 튜브의 고온에서 9Cr이 갖는 강도(Allowable Stress)와 347H와 같은 Austenite 조직이 갖는 Allowable Stress를 비교해 보는 것도 좋은 참고가 될 것입니다. 잘 아시겠지만 Allowable Stress를 정하는 기준에는 10만 시간의 Creep 강도도 포함됩니다.

아래 어느 논문에서 찾은 그림을 참고하세요. 무조건 Ferrite Vs. Austenite의 구조는 아닙니다. (출처: mechanical_properties_of_thermally-stable_nanocrytalline_steels.pdf)

우선 질문의 범위를 그대로 해석하면 FCC structure를 가지는 많은 다른 금속들의 (e.g., Al/Cu/Au/Ag/Pb alloys 등) 입장이 난처(?)해 질겁니다.  그래서 범위를 조금 좁히면 더 근접한 답들이 나오지 않을까 생각해 봅니다.

재료는 고온에서 다양한 Degradation Mechanisms을 가지는데 이중 재질의 고온강도에 대한 관심이라면 Creep Resistant Metal, Creep Resistant Steels, Refractory Metals (UNS R series-Zr, Ta, Nb, Ti alloys-intermetallic Composites), Refractory Materials (e.g., Ceramic, Carbon, composites) 등에 따라서도 답이 달라질 수 있습니다. 

Creep Resistant Steels 에 대한 관심사라고 간주하고 위의 좋은 답글에 조금만 더 보태어 봅니다.

A1. Fe-C상태도가 열처리의 특성을 설명할 수 없듯이 Stress-Strain Curve로 Creep 특성을 성명할 수 는 없습니다.  다만, 이 Curve는 Toughness (Low Temperature Embrittlement) 를 이해하는데는 종종 적용됩니다.   즉, 같은 Scale로 Plotting했을 때 Curve의 아래쪽 (적분) 면적이 넓으면 높은 Toughness 를 가집니다.

A2. 특히 냉간가공경화속도의 정도에 따라 잔류응력이 증가한다면 high density dislocation을 유발할 수 있으므로 Creep Resistance는 어느 정도 줄어든다고 볼 수는 있습니다.

A3. 만약 관심이 Steels (Homologous Temperature, T/Tm < 0.5) 에 대한 고온에서의 Creep이라면 대개 다음과 같은 기본 Mechanisms (theory) 으로 Degradation이 됩니다.

1. - Gliding of Dislocation – 외부 Stress 가 높을 때 Slip평면을 따라 이동하는 전위로 인해
2. - Creep due to Dislocation by diffusion of vacancies or interstitials– 공극이나 공석의 확산에 의해 전위가 이동하면서
3. - Creep by Diffusion (Coble Creep) - 외부 Stress 에 위해 공극이나 공석이 입계를 따라 확산 이동하는 경우로서 주로 낮은 Stress에서 발생
4. - Sliding at Grain Boundary (GB) – 입계끼리의 sliding에 의해ㅡ 아울러 온도가 오르면 GB는 Slip 면보다 약하게 되어 입계가 많은 쪽 (입자 미세화 쪽)이 더 쉽게 파괴됨.  일정 고온까지는 Slip planes이 많은 BCC 쪽이 FCC 쪽 보다 더 쉽게 고온 변형/파괴가 일어나지만 더 높은 온도가 되면 Slip Planes보다는 입계 경계선이 더 긴쪽이 (입자미세화) 고온 변형/파괴를 더 많이 지배하게 됩니다.

Application Engineers의 입장에서는 상기 (4)항이 주 관심이 되며 입자조대화는 물론이고 다양한 fine carbide precipitations 의 형성은 Creep resistance를 증가시키게 됩니다. 이와 관련하여 관련 Codes가 구체적인 요구사항을 제시하고 있습니다.   한편, 실무에서는 특정재질, 설계운전시간, 최대운전온도, Chemical Composition, Grain Size등 다양한 요구 조건이 만족되는 Code가 허용하는 Creep- Curve를 사용하여 기자재를 설계하게 됩니다. 일반적으로 Elastic Design과 Creep-Rupture Design이 병행되며 더 높은 두께를 요구하는 것으로 결정하게 됩니다.