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고강도 볼트 카드늄 취성파괴 사례연구

The Case Study on Cadmium Embrittlement Failure of High Strength Bolt

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.13 no.5, 2010년, pp.769 - 774  

윤용인 (공군사관학교)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

It happened fractures on special bolt which supported main landing gear actuator up-lock rod of aircraft. Cracks were initiated mainly from the center hole and the external thread of the special bolt. To find out failure root causes, metallographic, fractographic analyses as well as test work were c...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 본론에서는 수소취성을 제거하기 위해 Baking 공정 중 발생될 수 있는 Cd 취성인자의 재료내부 침투확산으로 입계균열을 초래[6~8]한 현상을 제시하고, 아울러 취성파괴를 유발시킬 수 있는 또 다른 failure mechanisms(손상기구)인 부식응력균열에 의한 입계균열 유발 가능성과 Baking 공정 중 수소 잔류로 인하여 발생될 수 있는 수소취성 파단가능성에 대한 시험이 동일재료 및 동일 생산공정 환경조건하에서 수행된 실험 결과를 토대로 손상유발요인을 비교 입증하였으며, 추가적으로 중앙홀 가공 부위에서 발생될 수 있는 응력 집중과 같은 설계상의 문제점등이 검토되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고체금속취성은 언제 발생하는가? 고체금속취성은 모재와 취성을 일으키는 금속사이에 상호 용해도가 극히 낮거나 없으며 중간화합물을 형성하지 않을 때 발생한다[1].
수소취성은 무엇인가? 수소취성은 주로 제조공정(Cd 도금, 열처리 과정)중모재에 혼입된 수소에 의해 재료의 연성이 감소하면서 시간이 경과함에 따라 팽창하여 취성파괴를 일으키는 것으로 이를 방지하기 위해 Cd 도금후 적절한 Baking 공정을 통하여 모재에 혼입된 수소를 제거해야한다. 수소취성에 의한 영향 판단은 일반적으로 모재의 잔류 수소 함량으로 판단하며, 동일한 공정을 적용한 시편을 제작하여 잔류 수소함량에 대한 수소취성 발생여부에 대한 시험을 수행하였다.
고체금속취성의 발생 기구 4가지는 무엇인가? 고체금속취성의 발생 기구[2]는 크게 4가지로 구분된다. 첫째로 모재와 취성원소가 완전한 밀착상태로 있어야 하고, 둘째로 인장응력이 작용해야하며, 셋째로 취성원소가 밀착된 상태에서 입계면과 같은 곳을 통하여 균열이 형성되어야 하며, 마지막으로 성장하는 균열의 선단에 취성원소가 존재해야 한다. 아울러 고체금속취성은 모재 내에 취성원소가 존재하는 경우에도 발생되는데, Cd(카드늄) 도금 시 침투한 수소를 제거하기 위하여 일정시간 열을 가하는 과정에서 Cd(카드늄) 확산에 의해 재료내부에 Cd이 침투될 때 존재하는 것으로 D6AC 강의 노치 인장시험결과 121℃에서 Cd 확산에 의한 취성이 발생하는 것으로 보고되었다[3~5].
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참고문헌 (10)

  1. Y. S. Kim, "Solid Metal Embrittlement of Metals and Alloys", RIST, Vol. 17, p. 112, 2003. 

  2. M. H. Kamdar, ASM Handbook, Vol. 13 Corrosion, pp. 171-189, 1996. 

  3. D. N. Fager and W. F. Spurr, "Corrosion", Vol. 27, 1971. 

  4. M. G. Nicholas, "Embrittlement by Liquid and Solid Metals", Met. Soc. AIME, Warrendale, PA, pp. 27-50, 1984. 

  5. Reddy KG et al. Practical Metallography, Vol. 26, p. 654, 1989. 

  6. ASM, "Failure Analysis", Vol. 11, pp. 641-649, 2002. 

  7. S. P. Lynch, Acta Metal, Vol. 29, p. 2639, 1981. 

  8. Investigation on Cadmium Embrittlement of High Strength Steel, Technical Report of Mitsubishi Company, Vol. 5, No. 2, 1968. 

  9. Akimune, Y., "Apherical-Impact Damage and Strength Degradation in Silicon Nitride", JAM Ceram Soc., Vol. 27, pp. 1422-1428, 1989. 

  10. ASM, "Corrosion" Vol. 13A, pp. 393-397, 2003. 

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