본 연구에서는 Fe-18Mn-0.6C 쌍정유기소성(twinning induced plasticity, TWIP)강에 Si을 첨가하였을 때의 미세조직, SFE, 인장 성질, 기계적 쌍정 거동의 변화에 대해서 고찰하였다. 그리고, TWIP강에서 많은 연구가 행해진 Al을 추가하여, Si의 효과와 상호 비교하였다. Si을 첨가하면, 낮아진 SFE(stacking-fault ...
본 연구에서는 Fe-18Mn-0.6C 쌍정유기소성(twinning induced plasticity, TWIP)강에 Si을 첨가하였을 때의 미세조직, SFE, 인장 성질, 기계적 쌍정 거동의 변화에 대해서 고찰하였다. 그리고, TWIP강에서 많은 연구가 행해진 Al을 추가하여, Si의 효과와 상호 비교하였다. Si을 첨가하면, 낮아진 SFE(stacking-fault energy, SFE) 때문에 기지내 어닐링 쌍정의 분율이 증가하여 유효 결정립 크기(effective grain size)가 감소하였다.
항복 강도 및 최대 인장 강도는 Si 첨가로 인해 증가하였으며, 연신율은 여전히 60% 이상으로 충분한 값을 보인다. 항복 강도 증가의 원인은 유효 결정립 크기의 감소, 고용 강화 때문으로 생각된다. 최대 인장 강도는 Si 첨가로 동적변형시효(dynamic strain aging, DSA) 효과가 줄어들었음에도 오히려 Fe-18Mn-0.6C와 비교했을 때 높은 값을 나타냈는데, 이는 SFE가 낮아져 기계적 쌍정의 발생이 더 활발하게 일어났기 때문이다.
일반적으로 C을 함유한 Fe-Mn-C 3원계 TWIP강은 총 5단계의 가공 경화 거동을 보이는데 비해, Si을 첨가하게 되면 총 3단계의 가공 경화 거동(구간 I, II, III)으로 바뀌는데 이는 단계 구간이 없어진 것이 아니라 합쳐진 것으로 예상이 된다. 즉, 1차 기계적 쌍정과 2차 기계적 쌍정이 초반 연신 구간부터 활발하게 일어나 높은 가공 경화값을 가지는 것으로 생각된다. 특히, 구간 II에서의 가공 경화 거동은 다른 연구와는 달리 양의 기울기를 가지며 아주 높은 값을 보이며 증가하는데, 이 이유를 보다 명확히 검증하기 위하여 분석 강종들에 대해서 10 % 진변형률에서의 기계적 쌍정의 부피 분율을 측정하였다. 부피 분율의 측정은 후방 산란 전자 회절법 (electron backscattered differactometer, EBSD)과 투과 전자 현미경(transmission electron microscopy, TEM)을 이용하여 정확도를 높이고자 하였다.
분석 결과, Si 첨가는 기계적 쌍정의 부피 분율을 증가시키는 효과가 있었는데, 이는 Si 첨가로 인해 낮아진 적층 결함 에너지에 기인한 것으로 보인다. 특히, Si 첨가로 인해 1차 기계적 쌍정의 부피 분율은 크게 증가하지 않은데 비해 2차 기계적 쌍정의 부피 분율이 크게 증가하였다. 또한 2차 기계적 쌍정의 증가가 초반 연신 구간에서 가공 경화에 큰 효과가 있음을 정량적으로 분석하였다. 따라서, 구간 II에서의 Si 첨가강의 큰 가공경화량은 2차 기계적 쌍정의 부피 분율의 증가와 관련이 있다는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 Fe-18Mn-0.6C 쌍정유기소성(twinning induced plasticity, TWIP)강에 Si을 첨가하였을 때의 미세조직, SFE, 인장 성질, 기계적 쌍정 거동의 변화에 대해서 고찰하였다. 그리고, TWIP강에서 많은 연구가 행해진 Al을 추가하여, Si의 효과와 상호 비교하였다. Si을 첨가하면, 낮아진 SFE(stacking-fault energy, SFE) 때문에 기지내 어닐링 쌍정의 분율이 증가하여 유효 결정립 크기(effective grain size)가 감소하였다.
항복 강도 및 최대 인장 강도는 Si 첨가로 인해 증가하였으며, 연신율은 여전히 60% 이상으로 충분한 값을 보인다. 항복 강도 증가의 원인은 유효 결정립 크기의 감소, 고용 강화 때문으로 생각된다. 최대 인장 강도는 Si 첨가로 동적변형시효(dynamic strain aging, DSA) 효과가 줄어들었음에도 오히려 Fe-18Mn-0.6C와 비교했을 때 높은 값을 나타냈는데, 이는 SFE가 낮아져 기계적 쌍정의 발생이 더 활발하게 일어났기 때문이다.
일반적으로 C을 함유한 Fe-Mn-C 3원계 TWIP강은 총 5단계의 가공 경화 거동을 보이는데 비해, Si을 첨가하게 되면 총 3단계의 가공 경화 거동(구간 I, II, III)으로 바뀌는데 이는 단계 구간이 없어진 것이 아니라 합쳐진 것으로 예상이 된다. 즉, 1차 기계적 쌍정과 2차 기계적 쌍정이 초반 연신 구간부터 활발하게 일어나 높은 가공 경화값을 가지는 것으로 생각된다. 특히, 구간 II에서의 가공 경화 거동은 다른 연구와는 달리 양의 기울기를 가지며 아주 높은 값을 보이며 증가하는데, 이 이유를 보다 명확히 검증하기 위하여 분석 강종들에 대해서 10 % 진변형률에서의 기계적 쌍정의 부피 분율을 측정하였다. 부피 분율의 측정은 후방 산란 전자 회절법 (electron backscattered differactometer, EBSD)과 투과 전자 현미경(transmission electron microscopy, TEM)을 이용하여 정확도를 높이고자 하였다.
분석 결과, Si 첨가는 기계적 쌍정의 부피 분율을 증가시키는 효과가 있었는데, 이는 Si 첨가로 인해 낮아진 적층 결함 에너지에 기인한 것으로 보인다. 특히, Si 첨가로 인해 1차 기계적 쌍정의 부피 분율은 크게 증가하지 않은데 비해 2차 기계적 쌍정의 부피 분율이 크게 증가하였다. 또한 2차 기계적 쌍정의 증가가 초반 연신 구간에서 가공 경화에 큰 효과가 있음을 정량적으로 분석하였다. 따라서, 구간 II에서의 Si 첨가강의 큰 가공경화량은 2차 기계적 쌍정의 부피 분율의 증가와 관련이 있다는 것을 확인하였다.
주제어
#쌍정유기소성강
#적층 결함 에너지
#기계적 성질
#2차 기계적 쌍정
#쌍정 밀도
#후방 산란 전자 회절
#투과 전자 현미경
#silicon
#twinning induced plasticity(TWIP) steel
#stacking-fault energy(SFE)
#tensile properties
#secondary twinning
#twin density
#electron backscattered diffraction(EBSD)
#transmission electron microscopy(TEM)
학위논문 정보
저자
정국현
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
신소재공학과
지도교수
이영국
발행연도
2012
총페이지
xiii, 119 p.
키워드
쌍정유기소성강,
적층 결함 에너지,
기계적 성질,
2차 기계적 쌍정,
쌍정 밀도,
후방 산란 전자 회절,
투과 전자 현미경,
silicon,
twinning induced plasticity(TWIP) steel,
stacking-fault energy(SFE),
tensile properties,
secondary twinning,
twin density,
electron backscattered diffraction(EBSD),
transmission electron microscopy(TEM)
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