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과공석강을 이용한 스틸 코드의 고강도화

전문가 제언: ○ 양산되는 강종 중에서 가장 강도가 높은 철강재료는 고탄소 펄라이트강을 신선가공으로 강화시킨 고탄소 강선이며, 이는 타이어 보강용 스틸 코드를 위시하여 스프링, PC강선, 교량용 강선, 와이어로프 등 광범위하게 사용되어 공업적으로도 매우 중요한 소재이다.

○ 자동차의 연비향상을 위한 타이어로부터의 접근방법은 스틸 코드의 고강도화에 의한 타이어의 경량화로서, 스틸 코드의 강도는 70년대의 2800MPa정도에서 80년대에는 3400MPa로 증가하였고 현재는 4000MPa급이 실용되고 있으며 다시 4500~5000MPa급 스틸 코드의 실현을 목표로 개발이 추진되고 있다.

○ 스틸 코드의 고강도화는 고탄소강 선재의 패텐팅(patenting)과 신선가공(wire drawing)에 의하여 이루어지는데 패텐팅이란 950℃ 정도로 가열한 후 550~600℃의 온도역으로 급랭, 유지하여 펄라이트로 등온변태 시키는 열처리법으로 펄라이트의 층상간격(lamella spacing)이 100㎚ 오더로 미세해져 패텐팅 후의 강도는 1200~1500MPa에 달한다.

○ 펄라이트강의 강도를 지배하는 조직인자는 층상간격으로 강도의 층상간격 의존성은 Hall-Petch식의 관계가 성립한다. 층상간격은 저온변태일수록 미세화되며 합금원소의 영향도 커서 Cr은 층상간격을 미세화하나 Mn은 공석온도를 낮추므로 층상간격을 조대화한다.

○ 패텐팅 강도의 증가에는 합금원소에 의한 각종 강화기구의 이용도 가능하여 C는 탄화물의 분산강화, Si는 고용강화, V는 석출강화에 기여하는데 스틸 코드의 경우에는 제조비용과 패텐팅 처리성의 관점에서 고탄소화와 Cr 첨가에 의한 층상간격의 미세화를 지향하고 있다.

○ 전위밀도의 상승, 시멘타이트의 분해, 집합조직, 고용강화 등 강도의 향상에 기여하는 요인들의 적극적인 활용과 함께 연성을 개선하면서 신선가공에서 가공경화를 증가시키는 방법도 강화수단으로 연구되어야 할 과제이다.

저자: Seiki Nishida
자료유형: 학술정보