스테인레스 스틸의 입계 부식 및 균열

 

 

1. 입계 부식이란?
입계 부식은 합금의 결정립계에 집중적으로 발생하는 국부적인 부식현상으로써, Austenite계 Stainless강에서 입계 탄화물 석출에 따른 예민화(Grain boundary sensitization)에 의하여 발생한다.

2. 입계부식의 발생 원인은?
가. Cr은 금속재료 표면에서 산소와 결합해서 표면 산화 피막(Cr2O3)을 만들어 부식을 방지한다.
나. 표면 산화 피막이 깨지면 금속 내부에 있는 Cr이 다시 산소와 결합해서 새로운 산화 피막을 만들게 되어 계속적으로 금속을 부식환경으로부터 보호하게 된다. (부동태 피막) 
다. 스트인레스강이나 니켈-크롬계 합금을 400~800℃의 온도에 노출시키면 Cr이 근처의 결정립계로 이동해서 탄소와 결합해 Cr23C6와 같은 탄화물을 형성시키게 된다.  * 이렇게 탄화물이 형성되는 온도는 각 문헌 별로 약간씩 다르게 표현되고 있는데, 이는 탄소 함량과  세부 강종 별로 약간씩 다르게 언급되고 있어서 415℃, 425℃ 등으로 달리 서술된 자료들도 있다. 
라. 결정립 근처(빗금친 부분)에는 Cr이 12% 이하로 고갈된 구역이 형성되게 된다. 이렇게 크롬 탄화물이 석출된 것을 예민화 현상이라고 한다. 이 예민화된 부분이 부식 환경에 노출되면 입계 부식이 발생하게 된다.

 

 

3. 입계부식을 방지하기 위한 대책

가. C량을 낮게 (<0.03%)한다. (KS 기호의 번호 끝에 L을 붙인 강종, 예 : STS 304L)

나. 1000 ~ 1150℃로 가열하여 탄화물을 고용시킨 후 급냉하는 고용화 열처리를 한다.

다. C와의 친화력이 Cr 보다 큰 Ti, Nb 또는 Ta을 첨가해서 안정화 시킨다.