• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.111-111
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• 2018

ASTM A387-Gr.91 강은 우수한 고온 강도, 크리이프 저항성 그리고 내산화성 등으로 인해 화력 및 바이오매스 발전 시설과 같은 고온 설비의 구조재료로 널리 사용되고 있다. 고온 환경에서 높은 강도는 탄화물과 탄질화물에 의한 석출강화가 주 요인으로 작용한다. 열처리 과정에서 Mo, Cr, Mn, 그리고 Fe는 구-오스테나이트 및 마르텐사이트 라스 입계에 $M_{23}C_6$ 탄화물로 석출되며, V, Nb, 및 N은 조직 내부에 미세한 MX 탄질화물로 석출된다. 따라서 합금의 고온 강도는 조직 내 석출물의 개수밀도와 크기에 크게 의존한다. 그러나 적용 환경의 특성 상 고온 노출에 따른 2차상 석출 및 조대화의 조직열화 현상이 발생하며, 이는 재료의 강도를 저하시킨다. 본 연구에서는 ASTM A387-Gr.91 강의 미세조직 열화에 따른 강도저하 및 파괴 양상을 고찰하는데 그 목적을 두었다. 본 연구에서 사용된 ASTM A387-Gr.91 강의 화학성분(wt, %)은 0.1 C, 0.38 Si, 0.46 Mn, 0.25 Ni, 8.38 Cr, 0.93 Mo, 0.18 V, 0.09 Nb, 그리고 나머지는 Fe 이다. 조직열화 및 기계적 강도저하 특성을 평가하기 위한 등온열화는 $650^{\circ}C$의 대기 환경에서 최대 1000시간동안 실시하였다. 열화된 시험편의 미세조직 및 탄화물에 대한 분석은 SEM과 EDS를 이용하여 실시하였다. 그리고 기계적 강도 평가는 인장실험과 비커스 경도시험을 통해 실시하였다. 또한 열화 시간에 따른 파단양상의 변화를 관찰하기 위해 인장시험편의 파단면을 SEM과 EDS를 이용하여 분석하였다. 그 결과, 열화에 따른 마르텐사이트 라스의 소실, 탄화물의 조대화, 그리고 2차상 석출의 조직 열화현상이 나타났다. 또한 기계적 강도는 조직 열화에 따라 저하되는 경향을 나타냈다.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2002.12a
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• pp.136-137
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• 2002

크롬-몰리브덴 강종들은 고온에서 우수한 기계적 성질을 나타내기 때문에 에너지 변환설비 및 압력용기 등에 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 고온에서 장시간 사용됨에 따라 입계에 탄화물의 형성 및 조대화, 용질원자의 결핍, 불순물의 편석 등 미세조직의 변화에 의해 초기의 우수한 기계적 성질이 저하되는 경년열화 현상이 나타나고 있다. 따라서, 이들 대형기기 및 구조물의 보다 신뢰성 있는 품질보증과 정기적인 가동 중 검사가 요구되어지고 있다. (중략)

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.18 no.11
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• pp.2837-2845
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• 1994

Several methods have been developed to predict on the remaining life of the old power plants. However, Larson-Miller parameter, one of existing creep life prediction methods, has not reflected the effect of material degradatioin and grain size. So this study has been carried out to research the effects of material degradation and austenite grain coarsening on the life prediction of 3.5Ni-Cr-Mo-V steel. An experimental result shows that carbide coarsening has no significant effects on the creep rupture life and the Larson-Miller parameter, but grain coarsening has an important influence on the creep ruptrure life and the Larson-Miller parameter. Therefore Larson-Miller constant, K should be determined to consider on the chemical composition and the grain size of materials.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.27 no.5
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• pp.417-425
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• 2007

The ferritic 9Cr-1Mo-V-Nb heat-resisting steel was experimentally studied in order to characterize its microstructural evolution during creep-fatigue by coercivity measurement. The creep-fatigue test was conducted at $550\;^{\circ}C$ with the tensile holding time of 60s and 600s, respectively. The coercivity decreased until the failure and the hardness monotonously decreased for the whole fatigue life. As the life fraction of creep-fatigue increased, the $M_{23}C_6$ carbide coarsened following the Ostwald ripening mechanism. However, the MX carbonitrides did not grow during creep-fatigue due to so stable at $550\;^{\circ}C$. The width of martensite lath increased because of the dislocation recovery at the lath boundaries. The magnetic coercivity has an influence on the microstructural properties such as dislocation, precipitates and martensite lath boundaries, which interpreted in relation to microstructural changes. Consequently, this study proposes a magnetic coercivity to quantify the level of damage and microstructural change during the creep-fatigue of ferritic 9Cr-1Mo-V-Nb steel.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.21 no.4
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• pp.136-140
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• 2011

Mechanical properties of degraded materials must be measured for evaluating the integrity of the facilities operating at high temperature. In fact it is complicated to obtain the different degraded specimens from an operating facility. Specimens of 1Cr-0.5Mo steel prepared by the isothermal heat treatment at $700^{\circ}C$ were tested, which has been widely used as tubes for heat exchangers and as plates for pressure vessels. The magnetic properties and Rockwell hardness (HRB) were measured at room temperature. The peak interval of Barkhausen noise envelope (PIBNE), coercivity, and hardness decreased with the increase of degradation. The magnetic and mechanical softening of matrix is likely to govern the properties of the specimen more than the hardening of grain boundary by carbide precipitations. The degradation of test material may be determined by the linear correlation of PIBNE and HRB. Degradation of 1Cr-0.5Mo steel could well be nondestructively evaluated by PIBNE measured with surface type probe.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.21 no.4
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• pp.415-424
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• 2001

The destructive method is reliable and widely used for the estimation of material degradation but, it have time-consuming and a great difficulty in preparing specimens from in-service industrial facilities. Therefore, the estimation of degraded structural materials by nondestructive evaluation is strongly desired. In this paper, the use of guided wave was suggested for the evaluation on thermally damaged 2.25Cr-1Mo steel as an alternative way to compensate for limitations of fracture tests. The observation of microstructure variations of the material including carbide precipitation increase and spheroidization near grain boundary was conducted and the correlation with the guided wave features such as energy loss ration and group velocity changes was investigated. Through this study, the feasibility of ultrasonic guided wave evaluation for thermally damaged materials was explored.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.21 no.4
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• pp.439-445
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• 2001

The destructive method is reliable and widely used lot the estimation of material degradation but, it have time-consuming and a great difficulty in preparing specimens from in-service industrial facilities. Therefore, the estimation of degraded structural materials used at high temperature by nondestructive evaluation such as electric resistance method, replica method, Barkhausen noise method, electro-chemical method and ultrasonic method are strongly desired. Ultrasonic nondestructive evaluation technique has been reported good to attain efficiency of measurement, high sensitivity of measurement, and rapidity and reliability of result interpretation. In this study, it was verified experimentally the feasibility of the evaluation of degraded 2.25Cr-1Mo steel specimens which were prepared by the isothermal aging heat treatment at $630^{\circ}C$ by high frequency longitudinal wave method investigating the change of attenuation coefficient by FFT analysis and wavelet transform. Because of carbide precipitation increase and spheroidization near grain boundary of microstructure to aging degradation, attenuation coefficient had a tendency to increase as degradation proceeded. It was identified possibly to evaluate degradation using the characteristics of high-frequency ultrasonics. Frequency dependence of ultrasonic attenuation coefficient to aging degradation appeared large, which made sure that attenuation coefficient is an important parameter for evaluation of aging degradation.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.22 no.2
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• pp.149-154
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• 2002

An attempt was made to evaluate the changes of microstructures and mechanical properties with increasing aging time in 2.25Cr-1Mo steel. In this study, it was verified the feasibility of the evaluation for degraded 2.25Cr-1Mo steel by isothermal heat treatment at $630^{\circ}C$ up to 1,000 hours using surface SH wave and investigated the change of attenuation coefficient and propagation time. Attenuation coefficient had a tendency to increase according to degradation and propagation time drastically in the beginning of deterioration. A good correlation between ultrasonic attenuation coefficient and hardness was found, which made sure that attenuation coefficient is an potential parameter for evaluation of aging degradation. In addition, it has verified experimentally the frequency dependence of ultrasonic group velocity and attenuation coefficient using wavelet transform.

• Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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• 2002.11a
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• pp.29-29
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• 2002

공구강 등 산업용 재료로 널리 사용되는 카바이드 계 재료는 입자 크기 및 분포에 따라 기계적 성질이 변화하므로, 이를 제어하고 조절하는 기술에 관하여 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 TiCN-WC-Co 복합초경계 에서 소결 공정 및 조성변화에 따른 입자 모양을 관찰하고 이에 따른 업자 성장 거동을 고찰하였다. 일반적으로 입자 조대화 양상과 고상 입자의 모양과는 밀접한 관계가 있다. 각진 입자의 경우에 는 계면이 원자적으로 singular 하여 원자의 홉착이 어렵기 때문에 임계값 이상의 성장 구동력을 받 는 몇몇 입자만 성장하는 비정상 입자 성장이 일어날 수 있다. 반면에 계면이 rough한 퉁큰 엽자의 경우에는 원자 홉착에 필요한 구동력이 존재하지 않아 성장 구동력을 받는 모든 입자들이 성장하기 때문에 정상 입자 성장을 하게 된다. 이와 같이 입자 모양에 따른 입자 성장 거동은 전체 미세구조를 결정하게 되며, 이에 따른 물리 화학적 물성을 변화시킨다. 이러한 입자 성장 원리를 적용하 면 복합초경계 (TiCN-WC-Co)에서도 입자성장이 억제되고 치밀한 소결체를 제조할 수 있을 것이다. 본 실험에서는 평균입도가 각각 0.1, 1.33, 2$\mu\textrm{m}$인 TiCN, WC, Co 분말을 사용하여 $((I00_{-x)}TiCN+_xWC)-30Co$ (wt%) 조성에서 TiCN/WC 비를 변화시키면서 업자 모양과 입자성장 거동을 관찰하였다. 청량된 분말은 WC 초경 볼로 밀렁하고, 건조한 후, 100 mesh 체로 조립화 하였다. 이 분말을 100 MPa의 압력으로 냉간정수압성형 하고 $10^{-2}$ torr의 진공분위기의 graphite f furnace에서 carbon black으로 packing 하여 액상형성 온도 이상에서 소결하였다. 소결된 시편은 경면 연마하여 주사전자현미경으로 미세 조직을 관찰하였다. TiCN-30Co 조성 시편은 corner-round 모양의 입자 모양으로 소결 시간 증가에 따라 빠른 입자 성장을 나타내었다 .(7STiCN+2SWC)-30Co 조성 시변의 경우 일반적으로 보고된 바와 같이 core/shell 구조를 나타내었으며, core는 TiC-rich 상이었고, shell은 (Ti,W)(C,N) 복합 탄화물 상이었다. WC 함량이 중가함에 따라 입자의 corner-round 영역이 증가하였으며 (SOTiCN-SOWC)-30Co 조성 근처에서는 거의 둥근 형태의 입자 모양을 나타내었다. 또한 TiCN - 30Co 조성 시편에 비하여 WC가 첨가된 시펀들은 작은 평균입자크기를 나타내었다. 본 연구의 결과는 shell 영역 조성 변화는 계면에너지 이방성과 기지상 내의 펑형 입자 모양을 변화시키고 나아가 입자 성장 속도 에도 영향을 미친다는 것을 보여준다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.42-42
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• 2009

마찰교반접합 (Friction Stir Welding)은 1991년 영국 TWI에서 개발된 접합 법으로서 회전하는 툴이 재료내부에 삽입되면 툴과 재료사이에서 발생하는 마찰열에 의하여 온도가 상승하게 되어 재료는 연화되고, 이러한 재료 내부에서 회전하는 툴이 이동하게 되면 재료 내부는 기계적 교반에 의해 소성변형이 일어남과 동시에 접합이 이루어진다. 마찰교반접합은 동적 재결정에 의한 접합부의 미세한 결정립 형성으로 인하여 기계적 특성이 향상되며 보호 가스가 필요 없어 친환경적임과 동시에 용융 용접 법에 비해 접합 시 에너지 소모가 적으며 또한 접합 후 접합부에서의 변형이 상대적으로 적다는 장점이 있다. 이러한 장점을 가진 마찰교반접합은 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 그리고 동 합금과 같은 저 융점 비철재료에 많은 연구와 적용 사례들이 있어왔다. 하지만 최근에는 일반 탄소강, 연강, 오스테나이트계 스테인리스강, 니켈 합금, 티타늄 합금과 같은 고융점 재료에도 연구 및 적용이 진행되고 있는 추세이다. 페라이트계 스테인리스강은 가격이 비싼 Ni을 함유하지 않아 오스테나이트계 스테인리스강에 비하여 강재의 가격은 낮으면서도 고온특성 및 내식성이 우수하여 건축용, 자동차 배기계용으로 널리 사용되고 있다. 하지만 이런 장점을 가진 페라이트계 스테인리스강을 기존의 용융 용접 법으로 접합 시 용접부 및 열영향부에서의 결정립의 조대화로 인한 인성 및 연성이 저하되며, 특히 예민화된 열영향부 입계 내에 Cr 탄화물이 석출되어 입계주변에 Cr 결핍 층을 형성되어 입계부식이 발생되는 문제점이 발생된다. 본 연구에서는 마찰교반접합을 이용하여 두께 3mm의 409 스테인리스강에 대해 맞대기 접합을 실시하였다. 접합 변수를 툴의 재료 (WC-12wt%Co, $Si_3N_4$)로 하여 접합을 실시하였고 접합 후 외관상태 점검, 광학 현미경과 주사 전자 현미경을 통하여 미세조직을 관찰하였으며 황산-황산동 부식 시험을 실시하여 접합부의 부식 특성을 평가하였다.