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문제 정의
- 따라서 본 연구는 Cr과 Ni의 양을 낮추는 대신에 Mn이 많이 첨가된 오스테나이트계 스테인리스강에서 가공온도를 달리하여 가공한 다음 가공온도 변화에 따른 가공유기 마르텐사이트 변태거동과 이에 따른 기계적 성질 변화를 조사하였다.
제안 방법
- 압연온도와 압연량 변화에 따른 미세조직의 체적분율 변화는 Cu-Kα의 특성 X-선을 이용하는 X-선 회절시험으로 측정 하였다.
- 이때 X-선 회절시험은 각 시료를 20∼100° 사이의 각도를 2°/min의 속도로 하여 시험하였고, 이 때 얻은 회절선도로 부터(111)γ, (200)α'에 해당되는 피크의 상대 적분강도 값을 이용하여(Shon et al., 2004 b) 구하였다.
- 5mm 사이의 다양한 두께를 갖는 판재로 열간압연 하였다. 이를 산세 등의 과정을거친 다음 진공로에서 1050℃로 가열 유지 후 급랭하는 용체화 처리를 하였다. 다음 이를 -190℃, -50℃, 20℃, 50℃ 및 100℃의 온도에서 두께에 따라 0~50%의 여러 압연율로 최종 2mm 두께의 판재가 되도록 압연하였다.
- 이를 산세 등의 과정을거친 다음 진공로에서 1050℃로 가열 유지 후 급랭하는 용체화 처리를 하였다. 다음 이를 -190℃, -50℃, 20℃, 50℃ 및 100℃의 온도에서 두께에 따라 0~50%의 여러 압연율로 최종 2mm 두께의 판재가 되도록 압연하였다.
- 용체화처리를 한 시료와 용체화 처리 후 압연온도와 압연량을 달리하여 압연한 시료의 미세조직은 광학현미경으로 관찰하였다. 또한 가공에 의해 생성되는 마르텐사이트 조직을 보다 상세하게 관찰하기 위해 시료를 Jet연마에 의해 박막으로 만들어서 투과전자현미경(Hitach, 200kV)으로 관찰 하였다.
- 용체화처리를 한 시료와 용체화 처리 후 압연온도와 압연량을 달리하여 압연한 시료의 미세조직은 광학현미경으로 관찰하였다. 또한 가공에 의해 생성되는 마르텐사이트 조직을 보다 상세하게 관찰하기 위해 시료를 Jet연마에 의해 박막으로 만들어서 투과전자현미경(Hitach, 200kV)으로 관찰 하였다.
- 용체화처리 한 시료와 용체화처리 후 압연온도와 압연량을 달리하여 냉간압연 한 시료의 인정성질은 시험편을 ASTM E-8의규격으로 제작하여 Cross head speed를 2mm/min로 하는 인장시험에 의해 구하였다. 한편, 경도시험은 미소경도 시험기를 사용하여 1kg의 하중으로 측정 하였고, 경도값은 5회 측정하여 평균해서 구하였다.
- 용체화처리 한 시료와 용체화처리 후 압연온도와 압연량을 달리하여 냉간압연 한 시료의 인정성질은 시험편을 ASTM E-8의규격으로 제작하여 Cross head speed를 2mm/min로 하는 인장시험에 의해 구하였다. 한편, 경도시험은 미소경도 시험기를 사용하여 1kg의 하중으로 측정 하였고, 경도값은 5회 측정하여 평균해서 구하였다.
대상 데이터
- 시료는 18%Cr과 8%의 Ni을 갖는 대표적인 304계 오스테나이트 스테인리스강에 비해 Cr을 14%, Ni을 5%로 낮추는 대신에 비교적 가격이 낮은 Mn을 6% 첨가한 상온에서 오스테나이트 조직을 갖는 스테인리스강으로서 그 화학조성은 Table 1과같다.
- 시료는 먼저 1200℃온도로 가열하여 2~4.5mm 사이의 다양한 두께를 갖는 판재로 열간압연 하였다. 이를 산세 등의 과정을거친 다음 진공로에서 1050℃로 가열 유지 후 급랭하는 용체화 처리를 하였다.
성능/효과
- 가공량이 증가 할수록 가공온도에 관계없이 모두 비슷하게 가공에 의해 생성되는 마르텐사이트의 양이 빠르게 증가하다 특정 가공량 이상이 되면 서서히 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 또한 동일가공량에서 가공유기 생성되는 마르텐사이트의 양은 가공온도가 낮아질수록 많아지고 있고, 동일 가공량에서 가공에 의해 생성되는 마르텐사이트의 양이 많아지는 정도는 가공량이 많아질수록 크게 나타나고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같은 이유는 가공온도가 낮아질수록 오스테나이트의 안정도가 낮아지기 때문에 가공에 의해 마르텐사이트로 쉽게 변태되기 때문이고, 이렇게 변태되는 정도는 가공량이 많아질수록 가공의 영향을 많이 받아 크게 나타나기 때문이다(Kang and Sung, 1990).
- 가공온도에 관계없이 비슷하게 가공량의 증가와 함께 경도값은 빠르게 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 또한 가공온도가 낮아질수록 동일 가공량에서 경도값은 높아지고 있고, 동일 가공량에서 경도값이 높아지는 정도는 가공량이 많아질수록 크게 나타나고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같은 이유 역시 Fig.
- 경도와 마찬가지로 가공온도에 관계없이 가공량의 증가와 함께 인장강도는 빠르게 증가하고 있는 것을 알 수있다. 또한 인장강도는 동일 가공량에서 가공온도가 낮아질수록 높고, 동일 가공량에서 인장강도가 높아지는 정도는 가공량이 많아질수록 크게 나타나고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같은이유 역시 경도에서와 같다고 판단된다(Kang and Sung, 1990).
- 이상의 결과로부터 경도와 인장강도가 마르텐사이의 양이 증가함에 직선적으로 증가하고 있는 결과로부터 가공유기 생성되는 마르텐사이트의 양에 강하게 지배되고 있는 것을 알 수 있다. 그러나 연신율은 마르텐사이의 양이 증가함에 따라 급격히 감소하다 특정 양 이상이 되면 서서히 감소하고 있는 결과로부터 가공에 의해 생성되는 마르텐사이트의 양에 지배되는 것 보다는 가공유기 마르텐사이트의 변태거동에 지배되고 있다는 것을 알 수 있다.
- 이상의 결과로부터 경도와 인장강도가 마르텐사이의 양이 증가함에 직선적으로 증가하고 있는 결과로부터 가공유기 생성되는 마르텐사이트의 양에 강하게 지배되고 있는 것을 알 수 있다. 그러나 연신율은 마르텐사이의 양이 증가함에 따라 급격히 감소하다 특정 양 이상이 되면 서서히 감소하고 있는 결과로부터 가공에 의해 생성되는 마르텐사이트의 양에 지배되는 것 보다는 가공유기 마르텐사이트의 변태거동에 지배되고 있다는 것을 알 수 있다.
- 2) 가공유기 생성되는 마르텐사이트의 양은 가공량이 증가할수록 급격히 증가하다 서서히 증가하였다. 또한 가공온도가 낮아질수록 많이 생성되었다.
- 3) 가공량이 증가함에 따라 경도 및 인장강도는 증가하는데 반하여, 연신율은 가공의 초기 단계에서는 급격히 감소하다가 서서히 감소하였다.
- 4) 가공온도가 낮아질수록 경도와 인장강도는 높고, 연신율은 낮게 나타났다. 또한 그 정도는 가공량이 많아질수록 크게 나타났다
- 5) 인장강도와 경도는 가공에 의해 생성된 마르텐사이트에 지배되는데 반하여, 연신율은 가공유기 마르텐사이트의 변태거동에 지배 되었다.
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