• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.4
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• pp.372-378
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• 1996

고크롬주철에 있어서 기지 및 탄화물의 조직제어는 내마모성의 향상을 위해 필수적이다. 특히 기지조직내의 잔류오스테나이트함량은 최적 내마모성을 얻기위해 반드시 조절되어야 한다. 본 연구에서는 3% C-18%(or 25%)Cr-Mo-Ni-Mn 고크롬주철을 80$0^{\circ}C$, 90$0^{\circ}C$, 100$0^{\circ}C$ 및 110$0^{\circ}C$의 질소분위기 하에서 각각 20분 불안정화열처리를 행한 후 공냉시켰다. 잔류오스테나이트의 함량은 Xtjs 회절시험을 통해 측정하였으며 회절 peak는 $\alpha$200, $\alpha$220, ${\gamma}$220그리고 ${\gamma}$311을 이용하였다. 화학조성, 불안정화열처리의 온도 및 시간, 그리고 잔류오스테니이트함량강의 관계식을 도출하였다.

• Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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• v.20 no.1
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• pp.66-74
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• 2024

This study investigates the effects of temperatures and strain rates on the strength and ductility of Gr.91 (ASME Grade 91) steel which is widely being used as a heat-resistant material in Generation IV nuclear and super critical thermal power plants. The tensile behavior of modified 9Cr-1Mo (Gr.91) steel was studied for the three strain rates of 6.67×10^-5/s, 6.67×10^-4/s and 6.67×10-3/s over the temperature range from room temperature (RT) to 650℃. Experimental results showed that at specific combinations of temperatures (300~400℃) and strain rates, serrations appeared in the stress-strain curves. Concurrently, abnormal behaviors such as a plateau in yield strength and tensile strength, a minimum in ductility and negative strain rate sensitivity were observed. These phenomena were analyzed as significant characteristics of dynamic strain aging (DSA). Since this abnormal behavior in Gr.91 steel affects the material strength, it is judged that a correlation analysis between DSA and material strength should be crucial in the design and integrity evaluation of Gr. 91 steel pressure vessel and piping subjected to high-temperature loading.

• Journal of Korea Ship Safrty Technology Authority
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• s.22
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• pp.34-53
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• 2007

In the case of hull material. large sized merchant ships are made of steel, on the other hand FRP or wood are used for small sized fishing boats. At present in Korea approximately 88,500 fishing boats are in operation of which 70% are made of FRP In the meantime, stainless steel is frequently used as shaft materials of the small-size FRP fishing boat. Namely, the kinds of shaft materials are STS 304(18Cr-8Ni), STS 316(18Cr-12Ni-2.5Mo steel) and STS 630(17Cr-Ni-Nb steel)etc. Among these things, STS 304 which is the cheapest and having ordinary corrosion resistance is most widely used as 2nd class shaft material. But, using STS 304 for shaft system material of the small-size FRP fishing boat on seawater environments entails a severe corrosion which causes shaft system troubles. Particularly, the corrosions tend to be concentrated of the stern and bow side, propeller shaft surface of inside of stern tube and the boat having no stern cooling pipe line system. As a solution for those problems, research on the ways to mitigate corrosion on the part of 2nd class stainless steel shaft have been undertaken. In the result, not only clarification for the reason of corrosion of the part of stainless steel shaft used mainly for the small-size FRP fishing boat was done, but also most optimal corrosion protection system was developed by experimenting shaft's protection simulation based of the electrochemical cathodic protection principle. In addition, verification through the field test on the optimal cathodic corrosion protection method by means of aluminum sacrificial anode was carried out. In this study, effective and economical shaft's protection system is suggested to the small-size FRP fishing boat operator by substantiating the results obtained from the research on the optimal cathodic protection.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.23 no.4
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• pp.315-321
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• 2003

The integrity of the turbine rotors can be assessed by measuring the material properties at service temperature. In order to evaluate the remanent life of turbine rotor steel nondestructively, a measurement system of reversible magnetic permeability using an alternating perturbing magnetic field was constructed. We present a new non-destructive method to evaluate the remanent life of 1Cr-1Mo-0.25V steel using the value of reversible magnetic permeability. This method is based on the existence of reversible magnetic permeability in the differential magnetization around the coercive field strength. We measured the first harmonics voltage induced in a coil using a lock-in amplifier tuned to an exciting frequency. The Results of reversible magnetic Permeability and Wickers hardness on the aged samples show that the peak interval of reversible magnetic permeability (PIRMP) and Vickers hardness decreases as aging time increases. A softening curve is obtained from the correlation between Vickers hardness and the PIRMP. This curve can be used as a non-destructive method to evaluate the remanent life of turbine rotor steel.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.23-23
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• 2010

마찰교반접합(Friction Stir Welding)은 1991년 영국 TWI에서 개발된 접합 법으로서 일정한 속도로 회전하는 툴이 재료내부에 삽입 되면서 툴과 재료사이에서 마찰열이 발생하여 연화된 재료와 접합 툴 사이에서의 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 적다는 장점이 있다. 마찰교반접합은 기존의 저융점 재료에 관한 접합을 넘어서 최근에는 철계 합금, 타이타늄 합금, 니켈계 합금 등 고융점 재료에서의 적용에 관한 연구가 이루어지고 있다. 하지만 마찰교반접합을 이용하여 위와 같은 강한 재료를 접합하기 위해서는 내구성이 갖추어진 툴이 반드시 수반된다. 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강은 염화물의 농도가 높은 부식 환경에 적용되는 소재로서, 공식(pitting corrosion) 및 틈부식 (crevice corrosion)에 대한 내식성을 높이기 위하여 Mo의 함량을 6%로 낮추고 20~25% Cr과 Ni을 첨가하여 사용된다. 이러한 고합금의 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강은 여타 내식성 합금에 비하여 내식성이 매우 우수한 것으로 알려져 있다. 최근 SO2 배출에 대하여 규제가 강화되면서 화력 발전소용 탈황 설비 중 일부 장비에서 6% Mo가 첨가된 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강의 사용이 늘어나고 있다. 본 연구에서는 $Si_3N_4$ 툴을 사용하여 Mo이 6% 첨가된 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강인 1925hMo강을 마찰교반접합하였다. 툴 회전속도 (200rpm, 300rpm, 460rpm, 700rpm)를 변수로 하여 접합을 실시하였다. 접합 후 외관상태를 점검하였으며 광학현미경 (optical microscope)과 주사전자현미경 (scanning electron microscope)을 사용하여 미세조직 관찰을 하였으며 경도 및 인장강도 측정 등의 실험을 통하여 접합부의 기계적 특성을 평가하였다. 그 후 이러한 결과를 통하여 미세조직과 기계적 특성과의 관련성을 조사하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.22 no.1
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• pp.37-44
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• 2021

In this study, shape design and material selection were carried out for a two-stage pressure-reducing regulator to compensate for the shortcomings of a one-stage mechanical decompression regulator. The shape of the contact surface of the depressurization unit was considered, material was selected, and the shape was designed to compensate for the pulsation and slow response through the two-stage decompression and to solve the problem of high pressure deviation. In terms of airtightness, the deformation amount of TPU showed a small amount of displacement of up to 15.82%. Considering the fact that it is applicable to various hydrogen fuel supply systems by securing universality by applying electronic solenoids to the second pressure reduction, magnetic materials were selected. The hydrogen embrittlement and corrosion resistance were evaluated to verify the plating process. Surface corrosion did not occur in only the case of Cr plating. The elongation during the corrosion process was compared using a tensile test, and there was a difference within 2%.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.50 no.4
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• pp.271-279
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• 2012

9-12% Cr steels have been used in thermal power plants which repeat start and stop operations. Major factors of fatigue life are temperature, frequency, stress ratio, holding time, microstructure, and environment. Normally, fatigue life decreases at high temperature, low frequency, high stress ratio, and long holding time conditions. A Mod.9Cr-1Mo steel, called G91, was developed at ORNL (Oak Ridge National Laboratory, USA) and was adopted as a high-temperature structural material in the ASME Code in 2004. However, its low-cycle fatigue and fatigue crack growth characteristics have been rarely studied. In this work, we have investigated the low-cycle fatigue crack growth behaviors of G91 steel under various test conditions in terms of temperature and stress ratio. As temperature and stress ratio increase, the crack growth rate becomes faster and striation distance also increases. On the other hand, the number of branch cracks decreases.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1999.10a
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• pp.3-4
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• 1999

최근 산업이 고속도화, 고능률화 및 고정멸화의 추세로 발전함에 따라 우수한 내마모성, 인성, 고온 안정성 및 내구성을 갖는 공구 및 금형을 요구하게 되었다. 그러나 이와같은 성질들은 어떤 단일 재료에서는 얻을 수 없으며 적당한 기판공구나 금혈위에 내마모성 보호피막을 coating함으로 비교적 저렴하게 얻을 수 있다. 화학증착법으로 TiC, TiN등을 증착시킬때에는 $1000^{\circ}C$정도의 반응온도가 필요하며 이러한 증착온도는 모재가 초경합금일때는 문제가 안되나 강재일 경우 모재의 연화와 칫수변화의 문제를 야기시킨다. 최근에는 플라즈마를 사용하여 증착반응온도를 $550^{\circ}C$ 이하로 낮추는 플라즈마 화학 증착볍(PACVD)이 대두되고 있다. 그러나 이 방법어서 는 뚱착하려는 금속원소가 TiCl4의 형태로 공급되고 있으므로 생성된 층이 염소를 포함하고 있다. 이 층에 잔존하는 염소는 층의 기계적 성질을 저하시키고 층내의 stress를 유발시킨다. 또한 HCI개스의 생성으로 인하여 펌프 및 장비의 부식이 촉진 된다 이러한 결점을 극복하기 위하여 금속유기화합물 전구체(metallo-organic precursor)로 $TiCl_4$를 대체하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며 본 연구실에서 이에 대하여 연구한 결과를 소개하고자 한다. diethylamino titanium을 전구체로 사용하여 $H_2,\;N_2,\;Ar$분위기하에서 pulsed d.c.를 사용하는 MO-PACVD에 의하여 $150~250^{\circ}C$의 저온에서 Al 2024 기판에 TiCN층 형 성을 하였다. 전구체 증발온도는 $74~78^{\circ}C$의 온도범위어야 하며 고경도의 코탱층은 54% duty, 14.2kHz, 450V의 조건에서 얻어졌으며 duty, 주파수, 전압이 증가함에 따라 경도는 저하되었다. 이때의 표면 morphology를 SEM으로 조사한바 dome structure가 크게 발달되었음을 알 수 있었다. 본 실험의 온도 범위내에서 얻은 TiCN 증착반응의 활성화에너지는 7.5Kcal/mol이었다. 증착된 TiCN층은 우수한 내마모섣을 나타내었으며 스크래치테스트 결과 17N의 엄계하중을 나타내었다. 본 연구에서 변화 시킨 duty, 주파수, 전압의 범위에서는 층의 밀착력은 크게 변화하지 않았다. titanium isopropoxide를 전구체로 사용하여 Hz, Nz 분위기하에서 d.c.를 사용하는 MO-PACVD에 의하여 Ti(NCO) 코팅층을 SKDll, SKD61, SKH9 공구강에 형성시키는 공정을 개발하였다. 최적의 Ti(NCO) 코탱층을 얻기 위해 유입전구체 부피%의 양은 향착압력의 5%를 넘지 않아야 되고 수소와 젤소 가스비가 1:1일 때 가장 높은 코팅층의 경도값을 나타내었다. 수소와 질소 가스비가 3:7일 때 TiFeCr(NCO)의 복화합물 코팅층이 형성됨을 알 수 있었고 500t의 증착온도에서 얻은 Ti(NCO) 코팅층이 높은 경도값과 좋은 내식성을 나타내었다. 또한 이와같은 Ti(NCO) 코팅공정과 본 실험실에서 개발한 확산층만 형성시키는 plsma nitriding 공정을 결합하여 복합코탱층을 형성하였는데 이 복합코팅층은 고경도와 우수한 내마모성, 내식성 뿐만 아니라 10)N 이상의 뛰어난 밀착력을 나타내었다. 현재 많이 사용되고 있는 PVD법은 step coverage가 좋지 않은 점과 cost intensive p process라는 단점이 있다. MO-PACVD법은 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법으로서 앞으로 지속적인 도전이 요구되는 분야이다.

• Journal of Applied Reliability
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• v.15 no.4
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• pp.262-269
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• 2015

Accelerated degradation mechanism of the heat-resistant steel for high temperature plant was analysed in terms of microstructure and hardness. In order to simulate the microstructure of the steel actually used at $540^{\circ}C$ in the field, isothermal exposure was carried out at $630^{\circ}C$ up to 4,800 hours. The artificial degradation mechanism was comparatively verified to successfully simulate degradation of the long-time used field material. For the artificially degraded specimens, databases including size and aspect ratio of carbide, chemical composition (i.e., Cr/Mo ratio) of grain boundary carbide were built up. These degradation parameters were suggested as fingerprints for PHM (i.e., prognostics health management) of power plants.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.18 no.6
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• pp.563-569
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• 1998

A Study on microstructure and elevated temperature strength of 18Cr-2Mo ferritic stainless steel castings strengthened by alloying small amounts of titanium and carbon, has been conducted. The morphology of titanium carbides showed spherical in shape and their distribution depended on the amount of alloying elements. Maximum density ($7{\times}10^5/cm^2$) of titanium carbides has been formed in the alloy containing 2.0 wt.% titanium and 0.5 wt.% carbon as alloying elements and the size of carbide particles is in the range of 0.5 to $3.0\;{\mu}m$. High temperature tensile and fatigue strength of this alloy were the highest among the alloys tested in this research. The fracture mode of the alloys containing alloying elements less that 2.0 wt.% titanium and 0.5 wt.% carbon showed intercrystalline fracture at room temperature, while the alloys containing higher amounts of alloying elements showed transcrystalline fracture. All of the alloys showed creep or ductile rupture mode at elevated temperature.