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스테인리스강의 피로거동

전문가 제언: ○ 스테인리스강은 약 12wt% 이상의 Cr성분을 함유한 특수강으로 부식에 대한 내성이 우수한 철강 재료이다. 대표적으로 13Cr강, 18Cr강, 18Cr-8Ni강이 있으며 주성분인 Cr이 강 표면에 아주 얇은 Cr2O3층(20 ～30㎛)을 형성하여 금속재료 내로 침입하는 산소를 차단하는 부동태 피막 역할을 하기 때문에 내식성을 갖게 되는 특성이 있다.

○ 스테인리스강은 오스테나이트계, 마르텐사이트(martensite)계, 페라이트계 등이 있으며 오스테나이트(austenite)계의 KS ST304(J1S SUS304)는 우수한 내식성, 내열성, 저온 인성으로 가공성 및 용접성이 양호하다. 마텐자이트계의 KS STS410(J1S SUS410)은 저Cr계로 경도와 내식성이 높고 인성 및 내마모성이 있다. 그리고 페라이트(ferrite)계의 KS STS430 (J1S SUS430)은 냉간 가공성이 우수하고 내식성이 있다.

○ 스테인리스강의 내식성은 사용 환경과 부동태피막(passivity layer)의 유지에 따라 다르다. 보통 산화성 분위기에서 대단히 우수한 내식성을 나타내며 표면의 부동태피막이 훼손되더라도 다시 부동태화가 되어 내식을 유지하는 장점이 있다. 스테인리스강의 부식형태에는 전위차부식(Galvani), 입계부식(Inter-granular), 공극부식(Pitting) 등이 있으며, 그 외에도 틈새부식(Crevice), 응력부식균열(Stress cracking) 등이 있다.

○ 응력부식균열(Stress corrosion cracking)은 환경과 기계적 인장 응력의 영향을 동시에 받아 균열이 생성되어 전파되는 부식이다. 스테인리스강의 응력부식은 공극부식이나 틈새부식처럼 염화물을 포함하는 용액에서 자주 일어나고 염화물의 농도가 낮아 공극부식이나 틈새 부식이 일어나지 않는 환경에서도 응력부식은 일어날 수 있다.

○ 오스테나이트상과 페라이트상의 3종류 5가지 제품의 스테인리스강(SUS304-100%γ, SUS329J4L-50%, 28%, 12%γ, SUS444-100%α)을 이용한 대기 중과 염수 중(3%NaCl 수용액)에서 수행한 비교 실험으로부터 균열의 발생과 진전에 대해 설명하고 있다. 이러한 비교 검토 연구는 스테인리스강 수명과 피로 강도의 좋은 참고자료가 될 것이며, 향후 스테인리스강 선택 활용에 크게 기여할 것으로 기대된다.

저자: M. NAKAJIMA
자료유형: 학술정보