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Mo-V을 첨가한 저탄소강의 합금원소가 시효경화 특성에 미치는 영향

전문가 제언: ○ 재료의 강도는 고용체에 의한 강화, 짧은 범위 및 넓은 범위에서 전위거동의 방해(short-range and long-range barrier mechanism)에 의한 강화기구에 따라 달라진다. 탄소함량이 공석강보다 낮은 저탄소강의 경우, 시효경화와 같은 열처리를 통한 펄라이트 층상구조의 간격, 펄라이트 군(群)의 크기, 구오스테나이트 결정립의 크기 등의 요소들을 근거로 하여 항복강도를 예측하고 조절할 수 있다.

○ 시효경화량은 열처리온도와 시간에 많은 영향을 받기 때문에 합금원소와 최대 시효와의 관계를 조사해야 하며, 특히 모상조직의 영향에 대해서도 조사가 필요하다. 일례로 시효경화를 최대화할 목적으로 Mo, V, Nb를 복합 첨가하는 경우, V과 같은 미량합금(microalloying)은 결정립계에서 탄화물로 석출하여 페라이트(grain boundary ferrite, side plate ferrite 등)의 생성을 유도하고 기계적 성질의 저하를 초래할 수 있으므로 사용하는 데 신중을 기해야 한다.

○ 합금원소로 첨가하는 Mo, V, Nb는 열간단조후 경도를 상승시켜 주며 특히 Mo를 다량으로 첨가하면 열간단조후 경도가 올라가서 피삭성의 열화를 초래하게 된다. 따라서 마르텐사이트형 비조질강이나 페라이트·펄라이트형 비조질강, 또는 베이나이트형 비조질강의 열간가공성을 검토할 때는 시효경화량이 크더라도 열간단조 후의 경도를 높이지 않는 합금원소의 첨가를 검토해야 한다.

○ 저탄소강의 V, Nb 등이 결정립계에 편석하면 용접 시 용접열영향부의 결정립계에 저융점화가 발생하여 금속간화합물과 탄화물에서 용질원소가 유출되어 조성적 액화(constitutional liquation)가 일어나고 이 결과 다층용접 시 용접열영향부에서 입계액화균열이 발생할 수 있으므로 합금개발 시 주의가 필요하다.

○ 본고에서 정리한 합금원소의 첨가에 따른 시효경화량의 연구결과는 금속조직의 분석을 통한 철강재료의 기계적 성질을 해석하는 데 유익한 정보를 제공하고 있으며, 열처리와 합금화기술을 이용하여 금속재료의 물성치를 개량하는 연구에 많은 도움을 줄 것으로 판단된다.

저자: Kazuyoshi Kimura, Katsunori Takada, Makoto Hobo
자료유형: 학술정보