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고온에서 금속재료의 고체/액체 계면반응

전문가 제언: ○ 주조, 용접, 용융도금과 같이 고온상태의 용융금속이 고체금속과 접촉하는 경우, 액체금속이 고체금속 쪽으로 침입 이동하여 고/액 계면 근방의 미세조직의 기계적 성질이 열화시키므로 이에 관하여 철저하게 규명하는 것이 필요하다. 용접의 경우를 보면, 미국의 W.F. Savage와 E.F. Nippes 등은 “Copper-Contamination Cracking in the Weld Heat-Affected Zone, Welding Journal(1978, May)”, “Liquid-Metal Embrittlement of the Heat-Affected Zone by Copper Contamination, Welding Journal (1978, August)” 등의 기술논문을 통해 용융상태의 Cu 성분이 철강재의 결정립계로 침투하여 용접열영향부의 결정립취화를 일으키는 현상을 보고하고 이와 같은 결함들을 방지하는데 필요한 기술들을 제시하였다.

○ 용접부의 용융금속은 핵생성과 고상이 성장하는 과정에서 고/액 계면 또는 용융선(fusion line) 근방의 열적상태와 조성적 상태(조성적 과냉)에 따라 평면상(planar), 셀상(cellular), 또는 수지상(dendrite) 형태의 계면으로 성장하며 온도 구배와 고액계면의 성장 속도의 변화에 의해 조성적 과냉도가 증가할수록 평면상 → 세포형 수지상 → 주상정 수지상 → 등축 수지상 순으로 응고미세조직의 특성이 결정된다. 따라서 본문에서 거론된 금속간화합물의 생성 및 성장기구가 액상에서의 온도 구배, 고액계면의 성장 속도, 평형 응고온도구간, 액상에서 용질원소의 확산계수에 따른 평활한 고액계면에서의 안정도의 평가 내용과 더불어 온도 구배와 고/액 계면의 성장 속도의 변화에 미치는 영향을 정밀하게 체계적으로 분석하는 것이 필요하다.

○ 원자로 압력용기, 화학장치와 같이 구조물의 용접이음부가 고온분위기에 놓이면서 나타나는 응력부식, 액체금속침투 등에 의한 손상을 예방하기 위해서는 용융선을 포함하는 고/액 계면반응의 과정을 철저하게 분석하고 연구하는 것이 중요하다.

저자: Tsuneo Ishida
자료유형: 학술정보