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응고균열의 발생이론과 고액공존 합금에 대한 역학특성 측정법의 발전(1980년대이후)

전문가 제언: ○ 에너지를 절약하고 환경을 보호하는 측면에서 자동차를 포함한 수송기기의 경량화를 위해 알루미늄 합금을 사용하는 것이 매우 필요하며, 이를 성공적으로 수행하기 위해서는 알루미늄 합금 구조물 제작에서 중요한 비중을 차지하는 용접성에 관한 개발이 필수적이다.

○ 알루미늄 합금 용접금속의 응고균열을 방지하려면 소재 면에서 성분조정에 의해 입계용융 응고 시의 완전 고상 온도의 고온화, 결정립의 미세화, 용가재면에서는 모재와의 희석을 고려하여 완전 고상선온도의 저온화, 응고 수축율의 제어를 위해 시공 면에서 필요 이상의 용입과 열체류를 억제하는 것 등이 필요하다

○ 고상과 액상이 공존하는 응고 온도구간이 넓을수록 용접금속의 응고균열감수성이 많아진다. 일반적으로 알루미늄 합금은 용질원소가 증가하면 응고균열 감수성이 증가하다가 최대값을 보이며 감소 상태로 바뀌는데, 이때 응고균열 감수성의 증가는 잔류 액상 중에 용질원소가 풍부하여져서 용융온도가 낮아지기 때문이다.

○ 알루미늄 합금 용접시 용융금속의 응고 말기에서 일어나는 취화거동과 응고균열과의 상호관계를 규명할 수 있도록 고액공존 상태에서의 구속인장 특성을 정밀하게 분석하는 것이 중요하다.

○ 오스테나이트계 스테인리스강 용접부에 δ-ferrite가 존재하면 응고균열감수성이 크게 감소하게 된다. 따라서 Schaeffler's diagram, DeLong's diagram, Kotecki's diagram 등을 이용하여 용접부에 5~10%의 δ -ferrite가 생성될 수 있도록 용접재료의 화학성분과 희석률(dilution ratio)을 선택해야 한다. 한편 미세한 등축 결정립(equiaxed grain) 조직은 연성이 좋아 응고 균열 감수성을 낮추는 데 효과적이다.

저자: Tomoya Watanabe
자료유형: 학술정보