강도 인성 양립한 범용스테인리스강 개발
日立製作所 日立연구소와 초고온재료연구소(山口縣 宇部市, 사장 大內田敏昌)는 飴山惠立命館대학 교수 등의 협력을 얻어 강도와 인성을 양립한 범용 스테인리스강을 공동개발했다. 강재 강도를 높이면 인성이 저하된다는 상식을, 나노미터 사이즈에 금속조직을 미결정화하는 제법으로 뒤집었다. 이로써 인성을 종래 이상으로 확보하면서 인장강도를 2 배 이상으로 높일 수 있었다. 두 회사는 널리 신기술을 공여하여 보급할 계획이다.
나노사이즈로 금속조직 미결정화
새로운 제조법은 범용 스테인리스강의 오스티나이트계(SUS304계)와 페라이트계(SUS410계)를 메커니컬얼로잉법으로 나노미터 사이즈로 분쇄·고화하는 분말 야금으로 만드는 프로세스. 메커니컬얼로잉법은 원료분말과 강구(鋼球)를 함게 각반하면서 기계적으로 합금화, 높은 뒤틀림을 가하는 방법. 입경을 종래의 300분의 1인 200나노미터 정도로 미세화할 수 있다.
이 미결정 분말을 가능한 한 미세결정 그대로 고화성형하기 때문에 800℃ 전후의 저온에서 열간등방가압이나 열간 압출하는 한편, 나노사이즈의 산화물과 탄질화물(炭窒化物)을 적당하게 분산시켜 결정입이 크게 성장하지 않도록 막음 장치도 했다.
이 방법은 미결정 분말을 가압·단조(鍛造)·압출하여 성형하기 때문에, 지금까지의 압연으로 강도를 내는 결정립 미세화법에 비해, 미세결정을 얻을 수 있고, 게다가 형상 자유도도 커서 2~20킬로그램까지의 두꺼운 부재를 얻을 수 있다. 오스티나이트계에서는 인성을 유지하면서 강도를 배로, 페라이트계에서는 강도, 인성 모두 대폭 향상할 수 있었다.
신제법에 의한 범용 강재는 내식성도 우수하기 때문에 전력, 전기, 화학 플랜트 등의 배관, 체결부품 등으로도 널리 이용할 수 있다.
각종 플랜트에서는 자원의 유효활용과 재활용이 가능한 장수명의 구조재료가 요구된다. 지금까지는 고강도·고내식성을 갖게 하기 위해 희소원소와 합금화시켰기 때문에 가격변동 위험과 재활용이 어려운 등의 문제가 있었다. 신기술은 이러한 문제를 해결할 수 있다. (NK)
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