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본 연구에서는 망간강이 갖는 고유한 높은 가공경화성에 기인하여 C, Mn 그리고 추가 합금원소인 Si과 Al을 첨가시켜 합금원소와 열처리 조건에 따른 기본적인 미세조직 및 기계적 특성을 평가하여 건설기계부품용 치즐의 전용소재로 사용하기 위한 연구를 진행하였다. 그 결과 5wt% Mn함량에서 C함량이 증가함에 따라 경도 값은 상승하였지만 0.4wt% 이상의 C함량에서는 C이 잔류 오스테나이트를 안정화시켜 계속된 경도 상승은 관찰되지 않았다. 이러한 사실은 Mn뿐만 아니라 C도 오스테나이트 안정화 원소이기 때문이며 C, Mn의 함량의 증가에 따라 Ms온도가 강하되어 상온에서도 오스테나이트로 존재하게 된다. 따라서 합금조성에 따른 기계적 특성 평가 후, 건설기계부품인 치즐의 소재로 사용함에 기계적 성질에 만족할만하다고 판단되는 Fe-5Mn-2Si-1Al-0.4C steel과 Fe-7Mn-2Si-1Al-0.3C steel을 VIM을 이용하여 제조한 후 열처리 조건 변화에 따른 특성을 관찰하였다. Fe-5Mn-2Si-1Al-0.4C steel은 Tempering 온도가 증가함에 따라 경도, ...

본 연구에서는 망간강이 갖는 고유한 높은 가공경화성에 기인하여 C, Mn 그리고 추가 합금원소인 Si과 Al을 첨가시켜 합금원소와 열처리 조건에 따른 기본적인 미세조직 및 기계적 특성을 평가하여 건설기계부품용 치즐의 전용소재로 사용하기 위한 연구를 진행하였다. 그 결과 5wt% Mn함량에서 C함량이 증가함에 따라 경도 값은 상승하였지만 0.4wt% 이상의 C함량에서는 C이 잔류 오스테나이트를 안정화시켜 계속된 경도 상승은 관찰되지 않았다. 이러한 사실은 Mn뿐만 아니라 C도 오스테나이트 안정화 원소이기 때문이며 C, Mn의 함량의 증가에 따라 Ms온도가 강하되어 상온에서도 오스테나이트로 존재하게 된다. 따라서 합금조성에 따른 기계적 특성 평가 후, 건설기계부품인 치즐의 소재로 사용함에 기계적 성질에 만족할만하다고 판단되는 Fe-5Mn-2Si-1Al-0.4C steel과 Fe-7Mn-2Si-1Al-0.3C steel을 VIM을 이용하여 제조한 후 열처리 조건 변화에 따른 특성을 관찰하였다. Fe-5Mn-2Si-1Al-0.4C steel은 Tempering 온도가 증가함에 따라 경도, 연신율 및 충격 값의 감소가 모든 Austenitizing 온도 구간에서 발견되었다. 한편 Fe-7Mn-2Si-1Al-0.3C steel은 Austenitizing 온도가 증가함에 따라 연신율은 비슷한 수준을 유지하였지만, 충격 값은 오히려 상승하는 경향을 나타내었다. 이러한 경향은 200℃와 250℃에서의 저온 Tempering 구간의 Fe-7Mn-2Si-1Al-0.3C steel과 Fe-5Mn-2Si-1Al-0.4C steel은 결정립계에 조대한 탄화물이 없어 결정립계 취성파괴의 발생이 어렵고 오히려 파괴 양상은 기지 인성에 의한 Dimple 파괴 양상이 관찰되었다. 또한, 450℃ Tempering 구간에서 Fe-7Mn-2Si-1Al-0.3C steel은 입계파괴와 Dimple이 동시에 관여하는 혼합파단양상이 관찰되는 반면, 600℃ Tempering 구간의 Fe-5Mn-2Si-1Al-0.4C steel은 입계 탄화물의 석출 또는 불순물의 입계편석으로 입계파괴양상이 뚜렷하게 관찰되었다. 연구 결과 가장 뛰어난 기계적 특성을 나타낸 조성은 Fe-5Mn-2Si-1Al-0.4C steel 이며 850℃에서 Austenitizing 한 후 공냉하고 250℃에서 Tempering 하는 것으로서 인장강도 199 kgf/㎟, 경도 52 HRC, 연신율 17%, 충격값 23 J/㎠, 항복비 0.25의 낮은 항복비 및 높은 가공경화율을 보였다.