고온 용체화 처리는 27% Cr 초듀플렉스강을 어떻게 최적화합니까? 미세 조직 무결성 극대화

고온 용체화 처리는 27% Cr 초듀플렉스 스테인리스강의 중요한 "미세 조직 재설정" 역할을 합니다. 재료를 정확히 1,100°C의 온도로 가열함으로써 용광로 환경은 제조 중에 형성되는 유해한 취성 석출물을 용해하여 금속의 기계적 무결성을 복원합니다.

핵심 요점: 주조 또는 열간 가공 중에 초듀플렉스 스테인리스강은 인성을 파괴하는 유해한 시그마 및 카이 상을 형성합니다. 용체화 처리 공정은 금속을 1,100°C에서 유지하여 이러한 상을 다시 용해시킨 후 신속한 수냉을 통해 균일하고 내식성이 뛰어난 페라이트-오스테나이트 구조를 고정함으로써 이러한 상을 제거합니다.

유해한 석출물 제거

용체화 처리 용광로의 주요 기능은 이전 공정 단계로 인해 발생한 미세 조직 손상을 바로잡는 것입니다.

문제 상 식별

주조 또는 열간 가공 중에 27% Cr 초듀플렉스 스테인리스강은 취성 이차 상, 특히 시그마($\sigma$) 및 카이($\chi$) 상을 형성하기 쉽습니다. 이러한 금속간 상은 기지에서 석출되어 재료의 인성과 내식성을 크게 저하시킵니다.

용해 메커니즘

이를 역전시키기 위해 용광로는 일반적으로 1,100°C의 안정적인 고온 환경을 제공해야 합니다. 이 특정 열 에너지 수준에서 취성 상의 열역학적 안정성이 깨집니다.

고용체로 복귀

이 온도를 유지함으로써 시그마 및 카이 상을 구성하는 원소(예: 크롬 및 몰리브덴)는 기지에 다시 용해됩니다. 이는 합금의 성능을 저하시키는 취성 구조를 효과적으로 "지웁니다".

이상적인 이중 상 구조 확립

유해한 상이 용해되면 처리는 강철의 두 가지 주요 상인 페라이트와 오스테나이트 간의 균형을 최적화하는 데 중점을 둡니다.

균질화 촉진

용광로 공정에는 유지 시간, 특히 온도에서 120분이 포함됩니다. 이 기간은 확산을 허용하여 합금 원소가 미세 조직 전체에 균일하게 분포되도록 합니다. 이는 종종 미세 조직 균질화라고 합니다.

급랭의 중요 역할

가열 단계는 방정식의 절반에 불과합니다. 120분 유지 후 재료는 수냉을 거쳐야 합니다. 이 급속 냉각은 고온 구조를 제자리에 "동결"하는 데 필수적입니다.

균형 고정

냉각이 느리면 유해한 상이 다시 석출됩니다. 급속 급랭은 초듀플렉스강의 특징인 고강도와 우수한 내식성의 조합을 제공하는 균일한 페라이트-오스테나이트 이중 상 구조를 고정합니다.

절충점 및 위험 이해

용체화 처리는 중요하지만 공정 매개변수의 편차는 최적이 아닌 결과로 이어질 수 있습니다.

온도 정밀도

온도 창은 좁습니다. 1,100°C가 이 특정 등급의 표준이지만 온도를 변경하면(예: 1,250°C에 가깝게 훨씬 높게) 결정립 조대화가 발생할 수 있습니다. 이는 상 균형을 보장할 수 있지만 과도한 결정립 성장은 피로 성능과 같은 기계적 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

불완전한 처리의 비용

유지 시간이 120분 미만이거나 온도가 목표치 아래로 변동하면 시그마 및 카이 상의 용해가 불완전할 수 있습니다. 잔류 취성 상은 균열 개시점으로 작용하여 강철이 중요 응용 분야에서 신뢰할 수 없게 됩니다.

목표에 맞는 올바른 선택

이 공정은 단순히 금속을 가열하는 것이 아니라 정밀한 미세 조직 공학에 관한 것입니다.

• 최대 내식성이 주요 초점인 경우: 1,100°C 설정점 및 신속한 수냉을 엄격하게 준수하여 잔류 시그마 또는 카이 상이 없도록 하십시오.
• 연구 기준선 확립이 주요 초점인 경우: 용광로를 사용하여 균질하고 결함 없는 구조를 만들어 후속 테스트(피로 또는 변형 연구 등)가 제조 결함이 아닌 재료의 실제 특성을 반영하도록 하십시오.

열 사이클을 엄격하게 제어함으로써 손상된 주물을 고성능 엔지니어링 재료로 변환합니다.

요약표:

공정 매개변수	목표 값/조건	미세 조직 영향
담금질 온도	1,100°C	취성 $\sigma$ 및 $\chi$ 상을 기지로 용해
유지 시간	120분	원소 균질화 및 확산 보장
냉각 방법	신속한 수냉	재석출 방지; 이중 상 균형 고정
결과 구조	페라이트-오스테나이트	강도 및 내식성 최적화

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참고문헌

1. Hang Wang, Chenlu Liu. Effects of rare earth metals on microstructure, mechanical properties, and pitting corrosion of 27% Cr hyper duplex stainless steel. DOI: 10.1515/rams-2022-0284

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