초록 ▼

연구목표
제조된 GA강판에 대하여 SEM내 in-situ 관찰하에서 파괴시험을 실시함으로써 도금층의 미세파괴 거동을 조사한다.
연구내용
본 연구에서는 도금층내 Fe함량을 조절하여 도금층내 각 금속간화합물의 두께를 변화시킨 GA강판을 제조한 다음, 이들 GA강판의 도금층의 상구조를 전해박리와 X선회절에 의하여 분석하였다. 또한 SEM내에서 3점굽힘시험을 실시하면서 in-situ 관찰을 시도하였다. 이를 통하여 도금층 성분 및 두께에 따른 미세파괴거동을 실시간으로 관찰하였다.
연구성과
(1) 도금층을 구성하고

연구목표
제조된 GA강판에 대하여 SEM내 in-situ 관찰하에서 파괴시험을 실시함으로써 도금층의 미세파괴 거동을 조사한다.
연구내용
본 연구에서는 도금층내 Fe함량을 조절하여 도금층내 각 금속간화합물의 두께를 변화시킨 GA강판을 제조한 다음, 이들 GA강판의 도금층의 상구조를 전해박리와 X선회절에 의하여 분석하였다. 또한 SEM내에서 3점굽힘시험을 실시하면서 in-situ 관찰을 시도하였다. 이를 통하여 도금층 성분 및 두께에 따른 미세파괴거동을 실시간으로 관찰하였다.
연구성과
(1) 도금층을 구성하고 있는 금속간화합물은 Fe기지로부터 $\Gamma$상, ${\Gamma}_1$상, ${\delta}_1$상, $\zeta$상 순으로 되어있다. 다만 $\zeta$상은 도금층의 Fe함량이 낮은 13%인 경우에만 ${\delta}_1$상 위에 미량 존재한다.
(2) 500℃에서 추가열처리시간이 증가함에 따라 도금층의 Fe함량이 높아지고, 도금층을 구성하고 있는 각 금속간화합물의 두께가 변화하였다.
(3) 압축응력을 받는 면에서는 합금화 과정에서 ${\delta}_1$상에 도입된 미세균열이 변형량이 증가함에 따라 ${\delta}_1$상/$\Gamma$상 계면까지 성장한 후 그 계면을 따라 전파되고, ${\delta}_1$상내를 성장한 또다른 균열과 연결되어 결국 박리를 일으킨다. 인장응력을 받는 면에서는 ${\delta}_1$상에 존재하는 미세균열이 변형량이 증가함에 따라 성장하여 $\Gamma$상/Fe기지 계면까지 도달한 후 그 계면을 따라 전파되며 박리는 일어나지 않는다.
(4) 도금층의 Fe함량 15% 이하에서는 Fe함량이 증가할수록 박리량이 증가하고 박리정도가 커지지만, Fe함량이 21% 이상에서는 Fe함량이 증가할수록 박리량이 저하하여 Fe함량 24%에서는 박리량도 적고 박리정도도 매우 작았다. 이것은 도금층의 Fe함량이 21% 이상으로 증가함에 따라 많은 균열이 내재하는 ${\delta}_1$상이 감소하고, 도금층/기지계면의 밀착성이 커지기 때문이라고 생각한다.
(5) 굽힘시험시 압축응력을 받는 부위에서의 기지는 19∼20%의 소성변형을, 도금층에서는 Fe함량의 변화에 따라 큰 차이 없이 3∼8% 소성변형을 일으킨다.
(6) 유한요소해석으로부터 도금층의 강도는 도금층의 두께에 상관없이 70MPa 정도로 추정할 수 있다.

Abstract ▼

Purpose of Research
In this study, microfracture behavior of GA steel coating layers are investigated by in-situ observation in scanning electron microscopy.
Contents of Research
GA steel sheets with various phases and thicknesses of intermetallic compounds of the coating layer were prepare

Purpose of Research
In this study, microfracture behavior of GA steel coating layers are investigated by in-situ observation in scanning electron microscopy.
Contents of Research
GA steel sheets with various phases and thicknesses of intermetallic compounds of the coating layer were prepared by galvannealing and additional heat treatment. The phase structure of the coating layer was analyzed by X-ray diffraction and electro-chemical stripping. Microfracture behavior of the coating layer which was subjected to tensile or compressive stress by three point bend test was investigated by in-situ observation in scanning electron microscopy.
Effectiveness of Research
1. Zn-Fe intermatallic compounds of the coating layer formed in the order of $\Gamma$ phase, ${\Gamma}_1$ phase, ${\delta}_1$ phase and $\zeta$ phase on the Fe matrix. In particular, very small quantity of $\zeta$ phase formed only in the coating layer of 13% Fe GA steel sheet.
2. The Fe contents of the coating layer increased and the thickness of intermetallic compounds changed as the additional heat treatment time at 500℃ increases.
3. In the coating layer which was subjected to compressive stress, microcracks induced in the ${\delta}_1$ phase during alloying process of the coating layer and grew up to the ${\delta}_1$/$\Gamma$ interface and propagated along the ${\delta}_1$/$\Gamma$ interface with the increase in strain. And then the cracks linked with the other cracks grown up to the ${\delta}_1$/$\Gamma$ interface and resulting in flaking developed. In the coating layer which was subjected to tensile stress, the microcracks in the ${\delta}_1$ phase and grown up to the $\Gamma$/Fe matrix interface and propagated along the $\Gamma$/Fe matrix interface with the increase in strain, but flaking was not observed.
4. Below 15% of the Fe contents of the coating layer, flaking increased with the increase of the Fe contents. On the other hand, flaking decreased with the increase of the Fe contents over 21% of the Fe contents. For the 24% of Fe contents, the quantity and extent of flaking were very small. It is probably because the ${\delta}_1$ phase containing many cracks decreased and the adhesion of the $\Gamma$/Fe matrix interface was improved as the Fe contents of the coating layer increased over 21%.
5. Under compressive stress during the bending test, the matrix showed plastic deformation for 19∼20%, and the coating layers showed plastic deformation for 3∼8% regardless of the Fe contents of the coating layer.
6. Strength of coating layer in GA steel can be estimated approximately 70MPa regardless of thickness of coating layer.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문 ...3
• 1. 국문요약문 ...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문 ...4
• 1. 국문요약문 ...4
• 2. 영문요약문 ...5
• Ⅲ. 연구내용 ...6
• 1. 서론 ...6
• 2. 연구방법 ...7
• 2.1. GA강판의 제조 및 추가열처리 ...7
• 2.2. 도금층의 상구조 분석 ...7
• 2.3. SEM내 insitu 관찰시험 ...7
• 2.4. 유한요소해석에 의한 도금층내 잔류응력 해석 ...7
• 3. 결과 및 고찰 ...9
• 3.1. 도금층의 상구조 ...9
• 3.2. SEM내 3점굽힘시험에 의한 미세파괴거동 ...10
• 3.3. 유한요소해석을 통한 도금층의 강도 추정 ...18
• 4. 결론 ...19
• 5. 인용문헌 ...20