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철강의 수소취성

전문가 제언
○ 수소취성(hydrogen embrittlement)이란 금속재료 특히 철강중에 흡수된 수소에 의하여 강재의 연성과 인성이 저하하고 소성변형 없이도 파괴되는 경향이 증대되는 현상을 말한다. 수소흡수에 의한 파괴를 지연파괴라고도 부르며 이는 주로 결정입계나 응력 집중부위 또는 인장응력이 걸리는 부위에서 주로 일어난다.

○ 실용적인 측면에서 수소취성은 부식, 용접, 산세, 전기도금 등과 관련되어 자주 나타나며 재료에서는 스테인리스강이나 고장력강에서 현저하게 나타난다. 따라서 최근 철강의 고강도화와 구조부품의 고응력 설계의 추세에 따라 수소취성에 대한 문제점이 재인식되어 그 매커니즘의 해명과 취화 방지대책이 중요시되고 있다.

○ ISO의 국제규격에서는 수소취성을 제거하는 베이킹(baking)방법으로 1050MPa 이상의 철강부품은 190~220℃에서 8~24시간의 열처리를, 표면경화부품은 130~150℃에서 2시간의 열처리를 규정하고 있다. 또 1200MPa 이상의 철강부품에 대해 ASTM에서는 190℃, JIS에서는 190~230℃의 베이킹처리를 규정하고 있다.

○ 수소취성에 대하여는 지금까지 수소흡수량, 인장속도, 소성변형, 미세조직 등 여러 가지 요인에 대한 많은 실험연구가 보고 되어 현상적으로는 풍부한 데이터가 축적되어 있다. 다만 취화기구에 대하여는 격자결함의 수소흡착에 의한 흡착에너지설, 격자결함내의 수소압력설, 격자원자와 수소원자의 상호작용설 등이 제안되고 있으나 아직 일반적으로 인정되는 정설은 없는 형편이다.

○ 본고에서는 수소취성의 기구를 해명하는데 있어서는 재료 내의 수소가 파괴과정에서 작용하는 본질의 파악이 중요함을 강조하고 있다. 취화를 일으키는 영향인자는 복잡하게 얽혀있어 그 본질을 파악하는 것은 어려운 일이나 확산성 수소가 관여하는 것은 분명하다. 따라서 확산의 요인이 되는 시간, 온도 응력상태, 스트레인 등에 따른 확산성 수소의 거동에 관한 연구가 필요하다.
저자
Michihiko Nagumo
자료유형
학술정보
원문언어
일어
기업산업분류
재료
연도
2009
권(호)
14(4)
잡지명
ふぇらむ
과학기술
표준분류
재료
페이지
222~227
분석자
심*동
분석물
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