페라이트계 스테인레스강의 연속동적 재결정에 관한 연구

초록

페라이트계 스테인레스강은 조대한 결정립으로 인해 리징(ridging) 등의 표면결함이 발생하기 쉬우므로 열간변형시 가능한 한 결정립을 작게 하는 것이 중요한 과제이다. 본 연구에서는 페라이트계 스테인레스강을 재료로 변형온도(T, 900℃-1100℃)와 변형속도(έ, 0.05-5/sec)를 변수로 하여 비틀림변형(torsion test)을 주었다. 페라이트계 스테인레스강의 연속변형에 의한 유동응력곡선은 전형적인 동적재결정(dynamic recrystallization, DRX) 거동을 보였으나, 일정 변형랑 이상에서 유동응력과 변형 사이에 정상상태(steady state)를 보이는 오스테나이트계와는 달리 변형량 증가에 따라 유동응력이 지속적으로 감소하는 모습을 보였다. 이는 페라이트계 스테인레스강의 동적 연화기구가 연속동적재결정(continuous dynamic recrystallization, CDRX) 임을 보여주는 것이다. 대표적인 페라이트계 스테인레스강인 AISI409의 유동응력 구성방정식은 하이퍼볼릭싸인식, έ=3.36☓107[sinh(0.0264σp)]3.001 exp(-140KJ/mol/(RT))으로 정량화 할 수 있었다. 연속동적재결정의 발생으로 결정립 미세화가 가능하였으며, 이러한 결정립 미세화 효과는 Zener-Hollomon parameter가 증가할수록 커졌다 (D = 386.76 Z-0.17). 변형초기에 ～300㎛ 정도로 조대한 결정립 내부에 새로운 아결정립(subgrain)이 생성되고 변형량이 증가하면서 결정입계의 결정학적 불일치(misorientaion)가 증가하여 결정립계가 점차적으로 저각(low angle)에서 고각(high angle)으로 발달하였다. 500% 이상의 변형을 준 경우 고각(10°～)의 결정립계가 크게 발달하였으나 여전히 일부 저각의 입계들도 존재함을 알 수 있었다. 900℃/500%의 변형조건에서 ～30㎛ 정도의 미세한 결정립 크기를 얻을 수 있었다.