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문제 정의
- 본 연구에서는 화학조성을 달리하는 세 종류의 TRIP형 강에 대해 이상영역 열처리후 항온 변태처리를 실시할 때에 C, Si 및 Mn이 강재의 미세조직 및 인장 성질에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 특히, 잔류 오스테나이트가 어떠한 형상을 갖는가를 미세조직 사진을 통해 조사하였으며, 항온변태처 리후 잔류 오스테나이트의 체 적분율을 비교 .
제안 방법
- Fe-Mn-Si-C 계를 기본성분으로 하여 C, Si 및 Mn 의 화학조성 을 각기 달리 한 세 종류의 TRIP 형 강재를 설계하여 고주파 진공유도로에서 합금을 용해하였으며 강재의 화학조성은 Table 1과 같다. HS 강의 경우 저탄소 TRIP 형 강의 화학조성의 하나인 Fe- 0.
- 강재의 화학조성은 Table 1과 같다. HS 강의 경우 저탄소 TRIP 형 강의 화학조성의 하나인 Fe- 0.12C-1.37Si-1.93Mn 조성을 갖도록 설계하였으며, 이 에 비해 HC 강은 C의 함량을 0.27%로 증가시 켰으며, HM 강은 Si의 함량을 0.86%로 감소시 켜 합금을 제조하였다.
- 분석하였다. 아울러 인장변형후 응력-변형률 곡선상의 변화를 강재의 화학조성(특히 C, Si, Mn)과 관련하여 고찰하였다.
- 특히, 잔류 오스테나이트가 어떠한 형상을 갖는가를 미세조직 사진을 통해 조사하였으며, 항온변태처 리후 잔류 오스테나이트의 체 적분율을 비교 . 분석하였다.
- 항온변태처 리후 상온에서 존재하는 잔류 오스테나이트의 형태를 비교하기 위하여 미세조직을 관찰하였으며, 투과전자현미 경(JEOL; 2000 FX-II) 관찰용 시편은 상온의 CHKOOH + HC1O4 혼합용액에서 21 V 및 0.25 mA의 조건으로 젯트 연마하여 천공하였고, 주사전자현미경 관찰용 시편은 2% 나이탈 (nital)로에 칭하였다.
- 화학조성 에 따른 잔류 오스테나이 트의 체 적 분율을 비교하기 위하여 X-선 회절시험을 하였다. X-선회 절분석은 CuKa 특성 X-선을 이용하여 2/min.
- 화학조성을 달리하는 세 종류의 TRIP 형 강의 경우 미세조직 및 인장성질에 미치는 HS, HC 및 HM 의 영 향에 대하여 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
- 의 변형속도로 인장시험을 실시하였다. 여기서 인장용 시편은 폭 6.0mm, 표점거리 40mm인 판재 형상으로 제작하였고, 이때 인장축의 방향은 압연방향과 동일하도록 하였다.
- 합금 잉곳은 l, 250P에서 12시간 유지하여 균질화처 리 하였으며 균질화처리 후 마무리 온도를 900OC 로 유지하면서 열간압연을 실시하여 최종두께 1.5mm인 열연판재를 제조하였다. 이후 900℃의 오스테나이트 단상영역에서 5분간 어닐링처리를 실시하였다.
성능/효과
- 1) 잔류 오스테나이트 체적분율과 관련, HS 및 HC 강의 경우 900℃에서 어닐링처리후 이단 열처리를 하였을 때 HC 강이 HS 강보다 높은 수치 를 보여 주었다. 반면, HM 강의 경우 잔류 오스테나이트 체 적 분율은 보다 높게 나타났다.
- 2) 잔류 오스테나이트 형상과 관련하여 HS 강은 granular type의 잔류 오스테나이트 형상을 보여주었으며, HC 강의 경우 film type의 잔류 오스테나이트가 래스 베이니틱 페라이트와 인접하여 존재하였다.
- 3) Si와 Mn의 함량을 적 절하게 첨가한 HC 강의 경우 860 MPa의 인장강도와 38%의 연신율을 보여주었고, Si을 적게 함유한 HM 강은 높은 인장강도와 상대적으로 낮은 연신율을 보이며 이상 조직 강과 비슷한 거 동을 보여 주었다.
- 4) HS, HC 및 HM 강의 파단조직을 관찰시 딤플 조직 이 많이 관찰되는 봐, 연성 파괴라고 하는 것을 알 수가 있었다. 상기 강재들의 파단조직 관찰시 여러 곳에서 void가 관찰되었고, void의 생성과 성장 과정을 통해서 파괴가 일어났다.
- Si와 Mn의 함량을 비슷하게 첨가한 HS 및 HC 강의 경우 전형 적 인 TRIP효과를 나타냈으며, 특히 C 의 함량이 높은 HC 강의 경우에는 860 MPa의 인장강도와 38%의 우수한 연신율을 보여 주었다. HM 강의 경우에는 다른 강재와 비교시 높은 인장강도와 상대적으로 낮은 연신율을 보여 주면서 TRIP 효과를 보여 주지 못했다.
- 반면에, Mn에 비해 Si의 함량을 적게 첨가한 HM 강의 경우에는 HS 및 HC 와 비교시 잔류 오스테나이트의 체적분율은 보다 높게 나타났다. HM 강의 경우 Mn이 초기 오스테나이트에 주로 고용되면서 전반적으로 높은 수준의 잔류 오스테나이트 체적분율을 나타낼 수 있었다.
- 6은 화학조성을 각기 달리하는 HS, HC 및 HM 강의 인장변형에 따른 응력-변형률 곡선을 나타낸다.이 결과로부터 강재의 기계적 성질은 강재의 화학조성에 의해서 상당히 영향을 받는 것으로 분석이 되었다.
- 전체적으로 HS, HC 및 HM 강에서 의 제 2상의 체적분율은 각각 34, 38 및 44%로 측정 되었다. 이 중 HS 강의 잔류 오스테나이트 체적분율은 3.6%인 반면, HC 강은 7.2%로서 상대 적 으로 많은 양의 오스테나이트가 잔류하는 것을 알 수가 있었다. 이러한 차이를 보이는 이유는 HC 강의 높은 C 함량에 기 인하여 잔류 오스테나이트가 안정화되었기 때문이다.
- 4는 X-선회절 시험및 화상분석을 통하여 구한 HS, HC 및 HM 강에서 의 제 2상의 체 적 분율, 즉 베 이 나이 트 및 잔류 오스테나이 트의 양을 각각 나타낸다. 전체적으로 HS, HC 및 HM 강에서 의 제 2상의 체적분율은 각각 34, 38 및 44%로 측정 되었다. 이 중 HS 강의 잔류 오스테나이트 체적분율은 3.
- 2는 이상영역열처리 및 항온변태처리를 실시 한 HS, HC 및 HM 강의 주사전자현미 경 사진을 각각 나타낸다. 전체적으로 페라이트 기지에 제 2 상, 즉 베 이 나이트 및 잔류오스테나이트 조직을 갖는 전형적인 복합조직을 나타내고 있으며 강재의 화학조성에 따라 이들의 형태 및 체적분율은 다르게 나타났다. HS 강의 경우 기지 페라이트의 입계다 중점 에 걸 쳐 제 2상이 입 상형 으로 존재 하고 있는 미세조직을 나타냈으며 주로 입상의 잔류 오스테나이트가 관찰되었다.
- 한편, HS 및 HC 강은 공히 인장변형시 TRIP 효과를 보여주었으며, HC강의 경우 아주 우수한 기계적 성질을 보여 주었다 화학조성과 관련하여 HS와 HC 강의 차이점은 Si와 Mn의 함량은 비슷하게 하고 C만 변화시켰다는 점에서 C가 강재의 인장강도와 연신율의 향상에 우선적으로 기여를 하였다는 것을 알 수가 있다. E
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