5. 침전과 취성
다양한 상황 아래에서, 상이한 스테인레스 강의 유형은 바람직하지 않은 침전 반응을 겪을 수 있어 내식성 및 인성을 모두 감소시킵니다. 아래의 그림은 일반적으로 서로 다른 스테인레스 강의 유형에 대한 특성 임계 온도 범위에 대한 개요를 나타냅니다.
스테인레스 강의 특성 온도범위
스테인레스 강의 특성 온도범위
1) 475℃ 취성
마르텐사이트, 페라이트 또는 페라이트–오스테나이트 스테인레스 강을 350~550℃의 온도 범위에서 열처리하거나 사용하면, 단시간 또는 장시간 후에 인성이 크게 감소합니다. 이 현상은 15~75%의 크롬을 함유하는 합금에서 발생하며, 이 취성의 기원은 행렬이 몸 중심의 입방 구조 a와 a′로 두 단계로의 나선형 분해입니다. 전자는 철분이 매우 풍부하고, 후자는 크롬이 매우 풍부합니다. 이러한 종류의 취성을 일반적으로 475℃의 취성으로 표시됩니다.
2) 카바이드 및 질화물 침전
페라이트 스테인레스 강이 약 950℃ 이상의 온도로 가열되면, 그것은 차후 냉각동안 크롬 카바 이드 및 크롬 질화물의 침전을 겪고, 이는 인성 및 내 부식성을 감소시킵니다. 이러한 유형의 침전은 탄소와 질소 수준을 매우 낮게 감소시킴으로써 감소되거나 제거될 수 있으며, 동시에 18Cr-2Mo-Ti에서처럼 티타늄의 첨가에 의해 스테인레스 강을 안정화시킵니다.
오스테나이트 및 페라이트–오스테나이트 스테인레스 강의 카바이드 및 질화물 침전은 550~ 800℃ 온도 범위에서 발생합니다. 크롬이 풍부한 침전물은 결정 입계에서 형성되고 입자간 부식을 유발할 수 있으며, 극한의 경우 인성도 감소시킬 수 있습니다. 그러나 임계 온도 범위에서 단지 짧은 시간 후에, 예를 들어 용접부에 인접한 열 영향부에서는 저탄소강에 대해 침전물의 위험이 매우 적습니다.
3) 금속 간 상(相)
700~900℃의 온도 범위에서, 약 17% 이상의 크롬 함량을 갖는 철 합금은 시그마 상(相), 카이 상(相) 및 라베스 상(相)과 같은 금속 간 상(相)을 형성합니다. 이 단계는 흔히 “시그마 상(相)”으로 통칭되며, 모두 높은 크롬 함량과 취성의 일반적인 특성을 가지고 있습니다. 이것은 많은 양의 침전된 상(相)은 인성의 저하 및 특정 유형의 부식에 대한 내성의 감소를 초래합니다. 특성 저하는 어느 정도의 위상이 실제로 존재하는지에 따라 어느 정도 좌우됩니다.
몰리브덴과 실리콘으로 합금하면 금속 간 상 형성이 촉진되므로 페라이트, 페라이트–오스테나이트 및 오스테나이트 스테인레스 강의 대부분은 “시그마 상”을 형성하는 경향이 있습니다. 금속 간상은 고합금 페라이트로부터 가장 쉽게 형성됩니다. 따라서 페라이트 및 페라이트–오스테나이트 스테인레스 강의 금속 간 상은 쉽게 형성되지만 어닐링시 비교적 쉽게 용해됩니다.
오스테나이트 스테인레스 강의 경우, 이는 금속 간 상 형성에 특히 민감한 고도로 합금된 등급입니다. 크롬 함량이 낮고 몰리브덴을 함유하지 않은 오스테나이트 스테인레스 강은 금속 간 상 화합물을 형성하는데, 더 오랜 시간이 걸리므로 이 단계의 침전에 대해 덜 민감합니다.
마지막으로, 모든 유형의 침전물은 어닐링시 용해될 수 있음을 유의해야합니다. 마르텐사이트 스테인레스 강의 재 템퍼링 및 페라이트, 페라이트–오스테나이트 또는 오스테나 이트 스테인레스 강의 어닐링 및 담금질은 구조를 복원합니다. 고도로 합금화 된 스테인레스 강에서 금속 간 상(intermetallic phase)이 용해되기 위해서는 비교적 오랜 시간 또는 고온이 필요할 수 있습니다.
