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국소역학특성 평가에 의한 마르텐사이트강의 강화기구해석의 새로운 전개

전문가 제언: ○ 금속을 고온에서 급랭하여 마르텐사이트 변태를 일으켜 강화하는 방법은 철강 재료에만 있는 특유한 강화법이며 앞에서 설명한 고용강화, 석출강화, 가공에 의한 강화, 결정립 미세화에 의한 강화 등 4종류의 강화법이 전부 합쳐져서 일어나는 강화법이다.

○ 고용강화, 석출강화, 가공강화를 받으면 재료가 강해지는 동시에 취약하게 되지만, 결정립 미세화에 의한 강화를 받은 재료는 강도가 증가하면서도 취약해지지 않기 때문에 강화방법으로 매우 유용하게 사용할 수 있다. 예로 1980년대에 실용화한 TMCP(Thermo-Mechanical Control Process) 강재는 합금원소의 첨가를 억제하고 결정립의 크기를 작게 하여 강도와 인성을 향상시키고 있다. 페라이트 결정립크기를 1㎛ 이하로 할 경우 인장강도가 800MPa급인 고강도 수준을 달성할 수 있게 된다.

○ Hall-Petch 법칙에 따르면 다결정 금속재료의 결정립이 미세해질수록 합금의 강도는 증가한다. 그러나 결정립의 크기가 나노스케일 정도로 작아지게 되면 입계영역이 급격히 증대되고 입계가 서로 만나는 입계 회합부의 거리도 짧게 되어 입계부의 변형저항이 작아지기 때문에 Hall-Petch의 법칙은 성립되지 않고 오히려 결정립이 미세해질수록 강도가 저하되는 역 Hall-Petch의 법칙관계가 나타나는 경우가 있다. 따라서 재료의 결정이 보다 미세립으로 될수록 결정립계부의 구조와 강도에 관하여 정밀한 검토를 실시할 필요가 있다.

○ 21세기의 첨단산업인 nano technology를 효율적으로 개발하기 위해서는 nano range범위에 대한 연속압입시험기술이 필수적으로 요구된다. 현재 연속압입시험기술은 macro range규모와 micro range규모의 연구단계를 벗어나 nano range범위의 실용화단계에 있으며 미국, 유럽과 일본은 이 기술의 고급화를 위한 핵심장비와 프로그램의 개발에 주력하고 있다. 향후 박막과 반도체 공정, 재료의 미시적 특성과 같이 부가가치가 높은 나노 메카트로닉스기술 분야와 나노 소재기술 분야의 신뢰성을 확보하는데 핵심적인 역할을 담당하는 nano range범위의 연속압입시험기술에 대한 국내의 연구개발 역량을 국제적인 수준으로 높이기 위해 국가적인 지원을 강화할 필요가 있다.

저자: Takahito Ohmura, Kaneaki Tsuzaki
자료유형: 학술정보