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내열강 개발의 역사

전문가 제언: ○ 각종 가열로를 비롯하여 자동차나 선박의 내연기관, 각종 열교환기 .보일러나 터빈, 화학 반응 장치 등 고온에서 사용되는 내열 재료의 수요가 증가하고 있다. 내열 재료에 요구되는 성질은 그 용도나 사용 조건에 따라서도 다르나 이중 화학적 성질과 기계적 성질이 가장 중요하다.

○ 내열강이라든지 내열 재료라 하는 용어는 923 K (650℃) 이상의 온도에서 장시간 안정적으로 사용될 수 있는 것을 의미하는 것이 보통이다. 증기터빈의 운전 온도는 600℃ 정도이고 항공기 기관은 730~800℃ 이상의 온도까지 상승한다. 가스 터빈류는 장시간 고온에 견디어야 하므로 고온, 고압에 견디는 재료를 요구하고 있다.

○ 내열강에 있어서 요구되는 성질은 ① 화학적 성질로서 고온에서 내식성(내산화성, 내침탄성, 내황산성, 내V2O3성, 내연성 등)이 좋을 것 ②기계적 성질로서 고온에서 필요한 강도와 인성을 가질 것(크리프강도, 크리프파단 강도, 고온 단시간 인장 강도, 고온 경도, 고온 피로 강도, 열 피로 강도, 내마모성 등) ③ 물리적 성질은 고온에서 필요한 물리적 성질(융점, 밀도, 열팽창률, 열전도도 등) ④ 제조성(주조성, 열간가공, 절삭가공, 용접 등) 이 좋아서 제품으로 쉽게 가공할 수 있을 것 ⑤ 경제성으로 사용 목적, 성능에 따라서 가격이 적당할 것 등이다.

○ 내열강은 그 조직에 따라 페라이트계, 마르텐사이트계, 오스테나이트계 및 석출경화계의 4종류로 분류된다. 500~600℃를 경계로 하여 그 이상의 온도에서는 페라이트강은 강도가 급격히 낮아지므로 550℃ 이하에서는 저탄소강, 저합금강 또는 중Cr강 등이 사용되며 550℃ 이상에서는 오스테나이트계의 18-8 스테인리스강이나 고Cr-Ni 강이 사용된다.

○ 내열강이 가장 많이 사용되고 있는 화력발전 플랜트를 예로서 내열강 개발의 역사에 대하여 기술하고 향후 내열강의 개발 목표에 대하여 제시하였다. 그러므로 현재 국내에서도 내열강의 생산, 사용량이 증가하고 있으며 한국공업규격(KS D3731~3732)에도 규정되어 있어나 향후 용도에 따라 새로운 내열강의 개발이 절실히 필요할 것으로 사료된다.

저자: MASUYAMA Fujimitsu
자료유형: 학술정보