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강자장 중 확산변태를 이용한 금속재료의 조직제어

전문가 제언: ○ 최근 고상변태시의 결정립배향에 대한 자장의 영향에 대하여 새로운 현상이 발견되고 또한 강자장을 쉽게 얻을 수 있는 초전도자석이 개발되어 강자장을 재료특성의 개선이나 신재료 개발을 위한 재료공정기술에 접목시키려는 연구가 활발히 전개되고 있다.

○ 특히 철강재료의 경우에는 상자성인 γ상에서 강자성인 α상으로 변태할 때, 자장인가 방향으로 조직배향이 용이하게 일어나므로 Fe-C계 합금을 중심으로 변태조직에 미치는 자장의 효과가 많이 밝혀져 강의 열처리 조작을 위시한 실용적 응용에 상당히 접근해 있다.

○ 조직배향에 자장의 효과를 극대화하기 위해서는 모상(母相)인 γ상의 결정립 내에 미리 많은 핵생성자리(nuclea site)를 만들어야 하며 이는 변태 전에 압연이나 인발 등의 소성가공을 통하여 재료내부에 많은 전위(dislocation)를 형성시킴으로써 가능하다.

○ 실용적 측면에서 자장을 이용한 조직제어의 기본적인 재료공정과 설비는 다음과 같이 설계할 수 있을 것이다.

가열로 ⇒ 소재가공(압연 또는 인발) ⇒ 자장 중 변태 ⇒ 냉각

○ 조직이 특정방향으로 배향된 집합조직의 형성으로 기계적 특성이나 자기특성의 개선이 가능하고 특히 가공방향과 자장방향을 수직으로 설계하면 낮은 가공률에서도 결정립이 미세하게 제어된 재료조직을 in-line 설비에서 제조할 수 있을 것이다.

○ 자장을 재료공정에 이용하는 연구는 이제 시작단계라고 할 수 있으나 자성이 강한 철강재료에서는 열처리공정에의 응용가능성이 실험적으로 실증되고 있어 향후 새로운 공정기술로서의 발전이 기대된다.

저자: Hideyuki Ohtsuka
자료유형: 학술정보