• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.111-111
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• 2018

ASTM A387-Gr.91 강은 우수한 고온 강도, 크리이프 저항성 그리고 내산화성 등으로 인해 화력 및 바이오매스 발전 시설과 같은 고온 설비의 구조재료로 널리 사용되고 있다. 고온 환경에서 높은 강도는 탄화물과 탄질화물에 의한 석출강화가 주 요인으로 작용한다. 열처리 과정에서 Mo, Cr, Mn, 그리고 Fe는 구-오스테나이트 및 마르텐사이트 라스 입계에 $M_{23}C_6$ 탄화물로 석출되며, V, Nb, 및 N은 조직 내부에 미세한 MX 탄질화물로 석출된다. 따라서 합금의 고온 강도는 조직 내 석출물의 개수밀도와 크기에 크게 의존한다. 그러나 적용 환경의 특성 상 고온 노출에 따른 2차상 석출 및 조대화의 조직열화 현상이 발생하며, 이는 재료의 강도를 저하시킨다. 본 연구에서는 ASTM A387-Gr.91 강의 미세조직 열화에 따른 강도저하 및 파괴 양상을 고찰하는데 그 목적을 두었다. 본 연구에서 사용된 ASTM A387-Gr.91 강의 화학성분(wt, %)은 0.1 C, 0.38 Si, 0.46 Mn, 0.25 Ni, 8.38 Cr, 0.93 Mo, 0.18 V, 0.09 Nb, 그리고 나머지는 Fe 이다. 조직열화 및 기계적 강도저하 특성을 평가하기 위한 등온열화는 $650^{\circ}C$의 대기 환경에서 최대 1000시간동안 실시하였다. 열화된 시험편의 미세조직 및 탄화물에 대한 분석은 SEM과 EDS를 이용하여 실시하였다. 그리고 기계적 강도 평가는 인장실험과 비커스 경도시험을 통해 실시하였다. 또한 열화 시간에 따른 파단양상의 변화를 관찰하기 위해 인장시험편의 파단면을 SEM과 EDS를 이용하여 분석하였다. 그 결과, 열화에 따른 마르텐사이트 라스의 소실, 탄화물의 조대화, 그리고 2차상 석출의 조직 열화현상이 나타났다. 또한 기계적 강도는 조직 열화에 따라 저하되는 경향을 나타냈다.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2002년도 동계연구발표회 논문개요집
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• pp.136-137
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• 2002

크롬-몰리브덴 강종들은 고온에서 우수한 기계적 성질을 나타내기 때문에 에너지 변환설비 및 압력용기 등에 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 고온에서 장시간 사용됨에 따라 입계에 탄화물의 형성 및 조대화, 용질원자의 결핍, 불순물의 편석 등 미세조직의 변화에 의해 초기의 우수한 기계적 성질이 저하되는 경년열화 현상이 나타나고 있다. 따라서, 이들 대형기기 및 구조물의 보다 신뢰성 있는 품질보증과 정기적인 가동 중 검사가 요구되어지고 있다. (중략)

• 대한기계학회논문집
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• 제18권11호
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• pp.2837-2845
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• 1994

Several methods have been developed to predict on the remaining life of the old power plants. However, Larson-Miller parameter, one of existing creep life prediction methods, has not reflected the effect of material degradatioin and grain size. So this study has been carried out to research the effects of material degradation and austenite grain coarsening on the life prediction of 3.5Ni-Cr-Mo-V steel. An experimental result shows that carbide coarsening has no significant effects on the creep rupture life and the Larson-Miller parameter, but grain coarsening has an important influence on the creep ruptrure life and the Larson-Miller parameter. Therefore Larson-Miller constant, K should be determined to consider on the chemical composition and the grain size of materials.

• 비파괴검사학회지
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• 제27권5호
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• pp.417-425
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• 2007

보자력 측정을 통하여 페라이트기 9Cr-1Mo-V-Nb 내열강의 크리프-피로변형 동안 미세조직의 변화를 평가하였다. 크리프-피로시험은 $550\;^{\circ}C$에서 각각 인장유지시간을 60초와 600초로 하여 수행 하였다. 보자력은 파단 전까지 감소하였고 경도는 파단 시까지 지속적으로 감소하였다. 크리프-피로 수명소비율이 증가함에 따라서 $M_{23}C_6$ 탄화물은 오스트왈드 성장기구를 따라서 조대화가 나타났지만 MX 탄질화물은 $550\;^{\circ}C$에서 안정하기 때문에 조대화가 나타나지 않았다. 마르텐사이트 래스 폭은 래스경계에서의 전위회복으로 인해 증가하였다. 보자력은 전위, 석출물 그리고 마르텐사이트 래스경계와 같은 미세조직적 특성에 영향을 받게 되며 이를 미세조직변화와 관련하여 이해하였다. 결과적으로, 본 연구는 페라이트기 9Cr-1Mo-V-Nb 내열강의 크리프-피로변형 동안 미세조직의 변화와 손상 정도를 보자력을 통하여 평가하는 것을 제안하였다.

• 한국자기학회지
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• 제21권4호
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• pp.136-140
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• 2011

고온에서 운용 중인 설비의 안전성 평가를 위하여 사용기간 동안 열화된 재료의 물성을 측정하여야 하나, 운용 중인 설비에서 열화도가 다른 여러 종류의 시편을 획득하기가 쉽지 않다. 따라서 본 연구에서는 열교환기의 튜브와 압력용기의 재료로 널리 사용되고 있는 1Cr-0.5Mo 강을 인공열화시켜 시편으로 사용하였다. 열화도 평가를 위하여 바크하우젠 노이즈의 포락선(envelope)에서 첨두값(peak value) 사이의 간격, 보자력 및 경도를 실온에서 측정하였다. 열화도의 증가에 따라 세 값은 모두 감소하였는데, 이는 기지의 탄화물 입자가 조대화 됨으로써 탄화물 석출에 의한 기지의 연화가 결정립계의 경화보다 우세하게 작용하여 나타나는 것으로 판단되었다. 포락선 첨두값 사이의 간격과 경도값의 선형관계를 이용하여 자기적 특성 측정에 의해 간접적으로 1Cr-0.5Mo 강의 열화도를 비파괴적으로 평가할 수 있는 근거를 제시하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권4호
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• pp.415-424
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• 2001

고온에서 장시간 사용으로 인하여 발생되는 경년열화 평가에는 파괴적인 방법이 신뢰성이 높지만 시험편 채취의 어려움이 있다. 그러므로 비파괴석인 방법에 의한 열화도 평가가 바람직하다. 본 연구에서는 2.23Cr-1Mo강에 대하여 장시간 등온열처리로 모의 열화시험편을 제작하여 고온설비부재에서 발생되는 탄화물의 석출 및 조대화, 분순물의 입계편석 등 금속학적 미세조직을 관찰하고, 미세조직의 변화와 유도 초음파의 전파특성과의 상관관계를 규명하고, 파괴시험치와 그 결과를 비교하여 초음파 비파괴평가에 의한 고온부재의 열화도 평가의 가능성을 실험적으로 검증하고자 한다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권4호
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• pp.439-445
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• 2001

재료나 설비의 고온 장시간 사용으로 인하여 발생되는 재질열화 평가에는 파괴적인 방법이 널리 사용되고 있으며, 신뢰도가 높다. 그러나, 시험편의 채취가 어렵고 많은 경비와 시간이 소요된다. 전기저항법, 레프리카법, 바크하우젠 노이즈법, 전기화학적방법, 초음파법 등과 같은 비파괴적인 열화손상 평가 방법이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 2.25Cr-1Mo 강을 $630^{\circ}C$에서 장시간 등온열처리로 모의 열화시험편을 제작하고, 고온설비부재에서 발생되는 미세조직의 변화와 고주파 초음파의 전파특성(감쇠계수)과의 일대일 상관관계를 규명하여 초음파 비파괴평가에 의한 열화도 평가의 유용성 유모를 실험적으로 검증하였다. 그 결과 2.25Cr-1Mo 인공열화재의 경우 열화가 진행됨에 따라 탄화물의 석출 및 조대화가 일어나며 초음파 감쇠계수는 증가하는 경향을 나타내었으며, 그 정도는 침상의 탄화물이 거의 소멸되는 1,000시간 이후에 초음파 감쇠계수가 급격히 증가하는 매우 좋은 상관성을 나타내었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권2호
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• pp.149-154
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• 2002

실제 사용 온도 보다 높은 $630^{\circ}C$에서 열처리 시간을 변수로 하여 최대 1000 시간 동안 등온 열처리를 통해 2.25Cr-1Mo 강의 경년열화재를 제작하고 열화에 따른 미세조직과 기계적 특성 변화에 대한 초음파 비파괴평가 법으로 표면 특성평가에 우수한 표면 SH파를 적용하였다. 열화에 따른 초음파의 감쇠와 전파시간 및 웨이블렛을 이용한 음속과 감쇠계수의 주파수 의존성평가를 수행한 결과 열화가 진행됨에 따라서 탄화물은 점차 조대화되고 경도는 감소하였다. 감쇠계수는 열화시간이 증가함에 따라서 증가하였고 전파시간 역시 열화의 초기단계에 급격히 증가했다. 초음파의 감쇠와 경도와는 좋은 상관관계를 나타내어 감쇠계수는 경년열화 평가에 중요한 파라미터임을 알 수 있었다.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2002년도 추계학술강연 및 발표대회
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• pp.29-29
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• 2002

공구강 등 산업용 재료로 널리 사용되는 카바이드 계 재료는 입자 크기 및 분포에 따라 기계적 성질이 변화하므로, 이를 제어하고 조절하는 기술에 관하여 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 TiCN-WC-Co 복합초경계 에서 소결 공정 및 조성변화에 따른 입자 모양을 관찰하고 이에 따른 업자 성장 거동을 고찰하였다. 일반적으로 입자 조대화 양상과 고상 입자의 모양과는 밀접한 관계가 있다. 각진 입자의 경우에 는 계면이 원자적으로 singular 하여 원자의 홉착이 어렵기 때문에 임계값 이상의 성장 구동력을 받 는 몇몇 입자만 성장하는 비정상 입자 성장이 일어날 수 있다. 반면에 계면이 rough한 퉁큰 엽자의 경우에는 원자 홉착에 필요한 구동력이 존재하지 않아 성장 구동력을 받는 모든 입자들이 성장하기 때문에 정상 입자 성장을 하게 된다. 이와 같이 입자 모양에 따른 입자 성장 거동은 전체 미세구조를 결정하게 되며, 이에 따른 물리 화학적 물성을 변화시킨다. 이러한 입자 성장 원리를 적용하 면 복합초경계 (TiCN-WC-Co)에서도 입자성장이 억제되고 치밀한 소결체를 제조할 수 있을 것이다. 본 실험에서는 평균입도가 각각 0.1, 1.33, 2$\mu\textrm{m}$인 TiCN, WC, Co 분말을 사용하여 $((I00_{-x)}TiCN+_xWC)-30Co$ (wt%) 조성에서 TiCN/WC 비를 변화시키면서 업자 모양과 입자성장 거동을 관찰하였다. 청량된 분말은 WC 초경 볼로 밀렁하고, 건조한 후, 100 mesh 체로 조립화 하였다. 이 분말을 100 MPa의 압력으로 냉간정수압성형 하고 $10^{-2}$ torr의 진공분위기의 graphite f furnace에서 carbon black으로 packing 하여 액상형성 온도 이상에서 소결하였다. 소결된 시편은 경면 연마하여 주사전자현미경으로 미세 조직을 관찰하였다. TiCN-30Co 조성 시편은 corner-round 모양의 입자 모양으로 소결 시간 증가에 따라 빠른 입자 성장을 나타내었다 .(7STiCN+2SWC)-30Co 조성 시변의 경우 일반적으로 보고된 바와 같이 core/shell 구조를 나타내었으며, core는 TiC-rich 상이었고, shell은 (Ti,W)(C,N) 복합 탄화물 상이었다. WC 함량이 중가함에 따라 입자의 corner-round 영역이 증가하였으며 (SOTiCN-SOWC)-30Co 조성 근처에서는 거의 둥근 형태의 입자 모양을 나타내었다. 또한 TiCN - 30Co 조성 시편에 비하여 WC가 첨가된 시펀들은 작은 평균입자크기를 나타내었다. 본 연구의 결과는 shell 영역 조성 변화는 계면에너지 이방성과 기지상 내의 펑형 입자 모양을 변화시키고 나아가 입자 성장 속도 에도 영향을 미친다는 것을 보여준다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.42-42
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• 2009

마찰교반접합 (Friction Stir Welding)은 1991년 영국 TWI에서 개발된 접합 법으로서 회전하는 툴이 재료내부에 삽입되면 툴과 재료사이에서 발생하는 마찰열에 의하여 온도가 상승하게 되어 재료는 연화되고, 이러한 재료 내부에서 회전하는 툴이 이동하게 되면 재료 내부는 기계적 교반에 의해 소성변형이 일어남과 동시에 접합이 이루어진다. 마찰교반접합은 동적 재결정에 의한 접합부의 미세한 결정립 형성으로 인하여 기계적 특성이 향상되며 보호 가스가 필요 없어 친환경적임과 동시에 용융 용접 법에 비해 접합 시 에너지 소모가 적으며 또한 접합 후 접합부에서의 변형이 상대적으로 적다는 장점이 있다. 이러한 장점을 가진 마찰교반접합은 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 그리고 동 합금과 같은 저 융점 비철재료에 많은 연구와 적용 사례들이 있어왔다. 하지만 최근에는 일반 탄소강, 연강, 오스테나이트계 스테인리스강, 니켈 합금, 티타늄 합금과 같은 고융점 재료에도 연구 및 적용이 진행되고 있는 추세이다. 페라이트계 스테인리스강은 가격이 비싼 Ni을 함유하지 않아 오스테나이트계 스테인리스강에 비하여 강재의 가격은 낮으면서도 고온특성 및 내식성이 우수하여 건축용, 자동차 배기계용으로 널리 사용되고 있다. 하지만 이런 장점을 가진 페라이트계 스테인리스강을 기존의 용융 용접 법으로 접합 시 용접부 및 열영향부에서의 결정립의 조대화로 인한 인성 및 연성이 저하되며, 특히 예민화된 열영향부 입계 내에 Cr 탄화물이 석출되어 입계주변에 Cr 결핍 층을 형성되어 입계부식이 발생되는 문제점이 발생된다. 본 연구에서는 마찰교반접합을 이용하여 두께 3mm의 409 스테인리스강에 대해 맞대기 접합을 실시하였다. 접합 변수를 툴의 재료 (WC-12wt%Co, $Si_3N_4$)로 하여 접합을 실시하였고 접합 후 외관상태 점검, 광학 현미경과 주사 전자 현미경을 통하여 미세조직을 관찰하였으며 황산-황산동 부식 시험을 실시하여 접합부의 부식 특성을 평가하였다.