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스테인레스강의 입계부식
>> 스테인리스강의 부식은 표면의 부동태피막이 훼손되는 시점에서 서서히 진행됩니다.
입계 부식(Intergranular corrosion)
일반환경의 금속 입계에서는 부식이 거의 일어나지 않는다. 그러나 특정 조건에서는 입계가 대단히 큰 반응성을 가지게 되어 입계에 반응성 불순물들이 석출할 수 있으며 크롬(Cr)과 같은 부동태 원소가 고갈될 수 있다. 그 결과 입계 또는 인접영역의 내식성이 저하되어 입계를 따라 우선적으로 부식이 심하게 발생하는 경우가 있으며 이를 입계부식이라고 한다. 가장 널리 알려진 입계부식은 austenite계 스테인리스강이 가열에 의해 입계에서 크롬이 탄소와 반응하여 입계 주위의 인접영역에서 크롬이 고갈되어 내식성이 떨어지는 경우이다.
스테인리스강이 450 - 800℃ 범위의 온도로 가열되면 크롬 탄화물이 Cr23C6의 형태로 입계에 석출하는데 탄화물 중의 크롬의 양은 탄소의 약 4배에 달하며 크롬의 확산속도가 탄소보다 느리기 때문에 입계와 그 주위 영역에서는 크롬이 고갈될 수 밖에 없다.
그 결과 입계 근처에서 크롬 양이 12%이하로 감소하면 내식성이 급격히 떨어지고 이러한 경우를 예민화(sensitization)라고 한다. 예민화의 영향을 줄이기 위해서 합금의 탄소(C)의 양을 낮추거나 크롬보다 우선적으로 탄소와 반응하는Ti, Nb 등의 원소를 미량 첨가한다.
스테인리스강을 용접할 경우 용접부에서 조금 떨어진 열영향부(HAZ:Heat Affected Zone)가 예민화되어 입계부식이 주로 발생한다. 이는 열영향부의 온도가 400-700℃이고 다른부분보다 열을 가지는시간이 많기 때문이다. 따라서 용접부와 모재보다 열영향부의 내식성이 훨씬 취약하다.
실제 용접부 주변이나 뒤쪽에 변색이 되어 적색 또는 검푸른 빛깔을 띠는데 온도가 400°C 이상에서 나타나는 고온산화에 의한 변색으로 이 지점은 열영향부이며 고온의 부식 환경에 노출되면 모재나 용접부보다 부식이 먼저 발생하기도 한다.
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