질소가 316LN 스테인리스강에 어떤 영향을 미치나요?

316LN은 다음을 기반으로 하는 질소 추가 버전입니다. 316L 강철 (0.06% ~ 0.08%)은 316L과 동일한 특성을 가지도록 고속증식로(FBRS)의 고온 구조부품 제조에 사용되어 왔습니다. 탄소 함량을 줄이면 후속 부식 환경에서 용접으로 인한 응력 부식 균열에 대한 민감성이 크게 줄어듭니다. 크리프, 낮은 사이클 피로 및 크리프-피로 상호 작용은 FBRS 구성 요소에 대한 가장 중요한 고려 사항입니다. 고온 강도 316L 스테인레스 스틸 0.06% ~ 0.08% N을 합금화하여 316 스테인리스강으로 개선할 수 있습니다. 본 논문에서는 고온에서 316L 스테인리스강의 기계적 특성에 대한 0.08%보다 높은 질소 함량의 영향에 대해 논의합니다.

 

316LN 스테인레스 강의 화학 성분

노	N	씨	망	Cr	모	니	시	에스	피	철
표준	0.06-0.22	0.02-0.03	1.6-2.0	17-18	2.3-2.5	12.0-12.5	≤0.5	≤0.01	≤0.03	–
1	0.07	0.027	1,7	17.53	2.49	12.2	0.22	0.0055	0.013	–
2	0.11	0.033	1.78	17.63	2.51	12.27	0.21	0.0055	0.015	–
3	0.14	0.025	1.74	17.57	2.53	12.15	0.20	0.0041	0.017	–
4	0.22	0.028	1.70	17.57	2.54	12.36	0.20	0.0055	0.018	–

질소 함량이 0.07%, 0.11%, 0.14% 및 0.22%이고 탄소 함량이 0.03%인 316LN 스테인레스 강의 4개 배치를 테스트하여 질소가 인장, 크리프, 저주기 피로 및 크리프에 미치는 영향을 연구했습니다. -316LN 스테인레스 강의 피로 특성. 이 실험의 목적은 인장, 크리프 및 저주기 피로 특성의 최상의 조합을 얻기 위한 최적의 질소 함량을 찾는 것입니다. 실험 결과는 질소가 오스테나이트계 스테인리스 강의 인장 강도, 크리프 및 피로 강도를 향상시킬 수 있음을 보여줍니다. 강도가 증가하는 이유에는 용액 강화, 적층 결함 에너지(SFE) 감소, 석출 경화, 복합재(간극 용질) 형성, 원자 분리 및 정렬된 경화가 포함됩니다. 서로 다른 전자 교환 특성으로 인해 오스테나이트계 스테인리스강에 용해된 질소는 탄소보다 더 큰 팽창 부피를 갖습니다.

질소와 전위 사이의 탄성 상호작용 외에도 정전기적 격자간 전위 상호작용도 강도에 영향을 미칩니다. 전위핵은 자유전자가 부족하다는 특징이 있는데, 이는 양전하를 띤다는 것을 의미합니다. 오스테나이트계 스테인리스 강의 질소 원자는 질소 원자 근처의 자유 전자 위치와 전위와 질소 원자 사이의 정전기적 상호 작용으로 인해 음전하를 띠고 있습니다.

오스테나이트 강의 질소 함량이 증가함에 따라 질소 원자와 전위 사이의 유효 결합 에너지가 증가하지만 탄소의 경우 상관 관계가 명확하지 않습니다. 오스테나이트강에서 격자간 질소는 치환 원소와 상호작용하여 격자간 치환 원자 구성을 형성하는 경향이 있습니다. 이 화합물은 Mn, Cr, Ti 및 V와 같이 주기율표에서 Fe 왼쪽에 있는 원소와 쉽게 결합합니다. 원자간 결합의 특성(즉, 배향 대 무배향)과 인접한 원소의 근접성 사이에는 강한 상관관계가 있습니다. 다성분 합금 시스템의 원자. 금속 원자 사이의 결합은 서로 다른 원소의 원자 결합인 단거리 정렬을 촉진합니다. 원자간 분극은 공유 전자의 교환, 즉 동일한 원소의 원자 사이의 결합을 촉진합니다. 탄소는 철 기반 고용체에서 치환 원자의 응집을 촉진하는 반면, 질소는 단거리 정렬을 촉진합니다.

일반적으로 항복강도(YS)와 극한인장강도(UTS)는 316L 스테인레스 스틸은 0.07% ~ 0.22% 질소의 합금화로 인해 크게 향상되었습니다. 300~1123K 온도범위의 모든 시험에서 강도의 증가가 관찰되었다. 제한된 온도 범위 내에서 동적 변형 노화가 관찰되었습니다. 동적 변형 노화(DSA)의 온도 범위는 질소 함량이 증가함에 따라 감소합니다.