• 한국융합학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.241-246
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• 2019

STS 630에 이온질화를 통한 기계적 특성 및 세포독성을 고찰하여 의료기구용으로 활용중인 STS 420 소재의 대체 가능성을 융합적으로 고찰하고자 하였다. STS 630 합금을 $480^{\circ}C$에서 1시간 시효처리 후 온도, 시간, 압력, 질소투입량의 변화를 통하여 이온질화 최적조건을 선정하고, 미세조직, 경도, 인장강도 등 기계적 특성의 변화와 섬유아세포(IGF cell)를 이용한 MTT 세포독성 시험을 수행하였다. STS 630의 경도는 시험결과 $400^{\circ}C$에서 질화시간 3시간 이상일 때 시간에 따라 증가하며, 질소가스 투입량에 비례하여 질화층의 두께와 표면경도가 증가함을 알 수 있었다. STS 630의 인장강도는 시효처리와 이온질화에 의해 34%의 향상이 되었으며, 의료기구로서의 적합성을 확인하기 위하여 섬유아세포(IGF cell)를 이용한 MTT 세포독성 시험의 경우에는 대조군(STS 420)에서만 세포 독성이 관찰되고, STS 630의 경우에는 세포독성이 나타나지 않아 의료기구로서의 적합성은 있는 것으로 판단된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.138-138
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• 2016

의료용 공구로 사용되는 합금은 마르텐사이트계 스테인리스강의 대표 강종인 420스테인리스강이 사용되며, 이 합금은 고온의 오스테나이트 상태에서 ?칭하면 마르텐사이트 조직으로 변태하여 현저하게 경화하는 특징을 가지고 있으며, 오스테나이트화 후 템퍼링시 우수한 기계적 성질이 얻어진다. 그러나 템퍼링 온도의 영향으로 석출탄화물이 형성되어 기계적 성질이나 내식성이 저하되는 단점이 있다. 본 연구에서는 STS 420스테인리스강의 템퍼링 온도에 의한 내식성 문제점을 개선시키기 위해 STS630 합금을 사용하여 다양한 석출 열처리 조건 및 플라즈마 질화공정을 연구하였다. 구입한 소재의 균일한 성분 조정을 통한 미세 편석 및 물성부여를 위한 균질화 조건 도출 열처리를 실시하였으며, STS630의 고용화열처리는 오스테나이트 균일조직이 되는 온도영역으로 가열하여 급냉하는 것으로 마르텐사이트 변태시키는 열처리를 진행하였으며, 열처리온도는 $1020{\sim}1060^{\circ}C$로 설정하였다. 석출경화 열처리는 $460{\sim}480^{\circ}C$와 $500{\sim}520^{\circ}C$의 온도에서 실시, 제품에 따른 인성을 부여하였으며, 질화공정은 플라즈마 장비를 이용하여 플라즈마 가열 ${\rightarrow}$플라즈마 이온질화를 통하여 가장 최적의 공정을 도출하였다.- 질화가 마무리 된 시료는 내식성 및 물성 평가를 통해 제품으로서의 특성을 평가하였다. 석출경화 열처리에 의해 STS420합금에 버금가는 인장강도 및 경도값이 나타났으며, 플라즈마 질화에 따라 물성 값의 향상이 나타났다. 용출실험결과 STS420합금의 경우 Fe, Cr원소의 용출이 나타나며 변색이 형성되었으나 STS630합금의 경우 그 현상이 미미하였다.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.49-55
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• 2024

Stainless 630 (or 17-4PH) is a precipitation-hardening martensitic stainless steel that has excellent mechanical properties and corrosion resistance. These characteristics make the STS630 to be used as a consisting material for various components such as spider, pin, spring, and spring retainer, of the control rod drive mechanism (CRDM) in pressurized water reactors (PWRs). In general, it is well known that the oxide layer of stainless steel consists of a duplex layer, a compact inner layer of FeCr₂O₄ spinel, and a coarse-grained outer layer of Fe₃O₄ spinel in PWR primary coolant condition. However, the characteristics of the oxide layer can be sensitively influenced by various water chemistry conditions such as temperature, dissolved oxygen, dissolved hydrogen, pH, pH adjuster type, and exposure time. In this work, we investigate the corrosion properties of the STS630 as a function of coolant temperature in an NH3 alkaline solution for its boron-free application in a small modular reactor, to confirm the feasibility for usage as a boron-free SMR structural material. As a result, oxide layer of corroded STS630 is consist of double-layer oxides consisting of a Cr-rich dense inner oxide and a Fe-rich polyhedral outer particles like as that in commercial PWR primary coolant. The corrosion rate of STS630 increases with increase in test time and temperature and the corrosion rate-time model equation was developed based on experimental data. Overall, it is expected that the results in this study provides useful data for the corrosion behavior of STS630 in alkaline environments, contributing to the development of selecting suitable materials for SMRs.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.497-500
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• 2011

고체 추진기관의 노즐 소재로 사용하기 위하여 Zirconia로 코팅된 SCM-440과 STS-630 적용 노즐의 열구조 안전성에 관한 시험 평가를 수행하였다. 각 노즐에 플라즈마 스프레이 기법으로 0.15 mm 코팅하였으며, Zirconia 코팅 노즐의 열차폐 효율과 열적 내구성 평가를 수행하였다. 두 소재의 노즐목에서 Zirconia 코팅한 노즐은 코팅하지 않은 노즐 보다 70% 높은 열차폐 효율을 갖는 결과를 나타냈다. SCM-440이 STS-630보다 온도 상승률이 더 높으며, 노즐 확장부에서 더 높은 온도를 가지는 것을 확인하였다. 따라서 플라즈마 기법의 Zirconia 코팅이 초음속 노즐의 열구조 안전성에 유용함을 알 수 있었다.

• 한국분말재료학회지
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• 제26권4호
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• pp.319-326
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• 2019

Additive manufacturing (AM) is a highly innovative method for joining dissimilar materials for industrial applications. In the present work, AM of STS630 and Ti-6Al-4V powder alloys on medium entropy alloys (MEAs) NiCrCo and NiCrCoMn is studied. The STS630 and Ti64 powders are deposited on the MEAs. Joint delamination and cracks are observed after the deposition of Ti64 on the MEAs, whereas the deposition of STS630 on the MEAs is successful, without any cracks and joint delamination. The microstructure around the fusion zone interface is characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Intermetallic compounds are formed at the interfacial regions of MEA-Ti64 samples. In addition, Vicker's hardness value increased dramatically at the joint interface between MEAs and Ti-6Al-4V compared to that between MEAs and STS630. This result is attributed to the brittle nature of the joint, which can lead to a decrease in the joint strength.

• 선박안전기술공단연구보고서
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• 통권1호
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• pp.1-146
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• 2007

본 연구의 목적은 STS 304 프로펠러축의 육성가공 및 STS 630 프로펠러축의 열 가공에 따른 강도 및 내식성 등의 재질특성변화 등을 조사 분석하여 선박기관기준 제8조 제2항에서 규정하고 있는 ‘용접수리 불가’에 대한 근거자료 제시(동조동항의 단서조항에 대해서는 일반적으로 알려진 스테인리스강의 용접에 대한 적정방법 이외에 연구결과를 바탕으로 적정 기준을 제시할 수 있는지에 대한 부분도 동시에 검토 하고자 함)는 물론, 선박기관기준 제65조 제1호(총 톤수 20톤 이상의 경우는 제59조 제1항 적용)에서 규정하고 있는 석출경화계 스테인리스강의 제1종축으로써의 인정 여부에 대한 유효성을 제시하여 프로펠러축의 가공(육성․열)과정에 필요한 기본 방향을 제시하고자 함. 따라서 본 연구에서는 STS 304, STS 630 프로펠러축의 가공에 따른 결과를 바탕 으로 위에서 언급한 사항들에 대한 근거자료 확보 및 프로펠러축의 가공에 따른 방향을 제시하기 위한 일환으로 ‘스테인리스강 프로펠러축의 가공에 따른 재질 특성에 관한 연구’를 실시함으로써 프로펠러축 검사와 관련한 평가 기준 정립의 근본적인 지침 자료를제시하고자 함. 또한 본 연구과제는 스테인리스강 프로펠러축에 대한 가공(육성․열) 특성을 살펴 봄으로써 기존에 이미 발표된 판 형태의 스테인리스강 용접에 대한 연구와는 다소 구별되는 과제일 뿐만 아니라 단순한 스테인리스강의 용접특징을 나타낸 실험들과는 다르게 스테인리스강 프로펠러축에 대한 특징들을 분석하고 평가함으로써 현장중심의 연구가 될 수 있도록 하였음. 이번 연구의 결과는 일반적으로 알려진 스테인리스강의 용접관련 특성들을 통해어느 정도의 결과 추정은 가능하나 앞에서 언급한 기준들에 대한 구체적인 근거자료를 확보하여 필요시 적절하게 활용할 수 있는 자료가 될 수 있도록 하고자 하였음.

• 한국재료학회지
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• 제20권4호
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• pp.194-198
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• 2010

Cubic boron nitride (c-BN) is a promising material for use in many potential applications because of its outstanding physical properties such as high thermal stability, high abrasive wear resistance, and super hardness. Even though 316L austenitic stainless steel (STS) has poor wear resistance causing it to be toxic in the body due to wear and material chips, 316L STS has been used for implant biomaterials in orthopedics due to its good corrosion resistance and mechanical properties. Therefore, in the present study, c-BN films with a $B_4C$ layer were applied to a 316L STS specimen in order to improve its wear resistance. The deposition of the c-BN films was performed using an r.f. (13.56 MHz) magnetron sputtering system with a $B_4C$ target. The coating layers were characterized using XPS and SEM, and the mechanical properties were investigated using a nanoindenter. The friction coefficient of the c-BN coated 316L STS steel was obtained using a pin-on-disk according to the ASTM G163-99. The thickness of the obtained c-BN and $B_4C$ were about 220 nm and 630 nm, respectively. The high resolution XPS spectra analysis of B1s and N1s revealed that the c-BN film was mainly composed of $sp^3$ BN bonds. The hardness and elastic modulus of the c-BN measured by the nanoindenter were 46.8 GPa and 345.7 GPa, respectively. The friction coefficient of the c-BN coated 316L STS was decreased from 3.5 to 1.6. The wear property of the c-BN coated 316L STS was enhanced by a factor of two.

• 선박안전
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• 통권22호
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• pp.34-53
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• 2007

In the case of hull material. large sized merchant ships are made of steel, on the other hand FRP or wood are used for small sized fishing boats. At present in Korea approximately 88,500 fishing boats are in operation of which 70% are made of FRP In the meantime, stainless steel is frequently used as shaft materials of the small-size FRP fishing boat. Namely, the kinds of shaft materials are STS 304(18Cr-8Ni), STS 316(18Cr-12Ni-2.5Mo steel) and STS 630(17Cr-Ni-Nb steel)etc. Among these things, STS 304 which is the cheapest and having ordinary corrosion resistance is most widely used as 2nd class shaft material. But, using STS 304 for shaft system material of the small-size FRP fishing boat on seawater environments entails a severe corrosion which causes shaft system troubles. Particularly, the corrosions tend to be concentrated of the stern and bow side, propeller shaft surface of inside of stern tube and the boat having no stern cooling pipe line system. As a solution for those problems, research on the ways to mitigate corrosion on the part of 2nd class stainless steel shaft have been undertaken. In the result, not only clarification for the reason of corrosion of the part of stainless steel shaft used mainly for the small-size FRP fishing boat was done, but also most optimal corrosion protection system was developed by experimenting shaft's protection simulation based of the electrochemical cathodic protection principle. In addition, verification through the field test on the optimal cathodic corrosion protection method by means of aluminum sacrificial anode was carried out. In this study, effective and economical shaft's protection system is suggested to the small-size FRP fishing boat operator by substantiating the results obtained from the research on the optimal cathodic protection.

• 선박안전
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• 통권24호
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• pp.4-20
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• 2008

Stainless steel 304 or stainless steel 630 types using propeller shaft of a small ship or a FRP fishing boat generally restrain localization corrosion and abrasion damage occurrence to shaft bearing or grand packing contact. In general, the residual stress which remains after welding or heat treatment in material can cause the stress concentration or localization corrosion. In case of small ship, stainless steel such as STS304 has long been used for propeller shaft. Meanwhile, crew of small ship tend to reuse damaged propeller shaft after repair by welding and performing heat treatment to save cost. However, it was found that reused propeller shaft by repair often caused troubles in ship's operation. In this study, the basic guideline for maintenance and treatment of propeller shaft are investigated. From the results of investigation, remarkable deterioration of the material properties and corrosion resistance on the welded work part was observed.

• 한국분말재료학회지
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• 제28권5호
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• pp.396-402
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• 2021

Stainless steel, a type of steel used for high-temperature parts, may cause damage when exposed to high temperatures, requiring additional coatings. In particular, the Cr₂O₃ product layer is unstable at 1000℃ and higher temperatures; therefore, it is necessary to improve the oxidation resistance. In this study, an aluminide (Fe₂Al₅ and FeAl₃) coating layer was formed on the surface of STS 630 specimens through Al diffusion coatings from 500℃ to 700℃ for up to 25 h. Because the coating layers of Fe₂Al₅ and FeAl₃ could not withstand temperatures above 1200℃, an Al₂O₃ coating layer is deposited on the surface through static oxidation treatment at 500℃ for 10 h. To confirm the ablation resistance of the resulting coating layer, dynamic flame exposure tests were conducted at 1350℃ for 5-15 min. Excellent oxidation resistance is observed in the coated base material beneath the aluminide layer. The conditions of the flame tests and coating are discussed in terms of microstructural variations.