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철강재료 표층의 강가공조직과 특성변화

전문가 제언: ○ 철강 재료를 위시한 구조용 재료에서 결정립의 미세화는 고강도화와 고인성화에 유력한 수단이 되고 있다. 이를 위하여 재결정, 상 변태, 강가공 등의 방법이 이용되며 실험실적으로는 수10㎚의 초미세화도 가능하나 제조비용과 특성의 양면을 고려할 때 결정립미세화의 현실적 한계는 1㎛ 정도라고 생각된다.

○ 철강 재료의 경우 실용적으로 1㎛ 수준의 결정립에 도달하는 것은 설비상의 제약과 생산성의 양면에서 가까운 장래에는 실현되기 어려울 것이다. 따라서 최근 재료전체가 아니라 가공 변질층이 형성되는 표면층에만 초미세결정립을 형성시켜 철강부품의 기계적 특성을 향상시키는 연구가 이루어지고 있다.

○ 기계가공을 받은 재료표면의 직하에는 모상과는 성질이 다른 가공 변질층이 형성된다는 사실이 오래전부터 알려져 왔으며 한때는 Bailby에 의한 비정질설이 제창되기도 했다. 그러나 이는 비정질이 아니라 표면에서 강가공을 받은 결과 표층에서 결정립의 미세화가 일어나는 모델이 제안되어 정설로서 받아들여지고 있다.

○ 철강이나 금속의 가공품은 제조과정에서 숏피닝, 절삭, 연마, 드릴 등과 같은 표면가공이 불가피하게 실시되는 경우가 많다. 이때 가공조건에 따라서는 가공의 영향이 미치는 표층에서 나노결정조직이 생성되는 사실이 관찰되고 있다. 에를 들어 드릴가공에서는 가공발열에 의하여 미세한 γ상이 생성되고 이로부터 나노결정 페라이트 또는 극미세 마르텐사이트 변태가 일어난다.

○ 가공 변질층은 인공적으로 형성되기 때문에 표층조직의 지배인자인 가공속도, 가공량, 가공시간 등을 제어하면 표면경도, 강도, 잔류응력, 내마모성 등과 같은 기계적 특성의 향상이 가능하다. 숏피닝, 절삭, 연마, 드릴가공 등은 통상적으로 실시되고 있는 확립된 기술이므로 이를 표층조직의 제어에 적극적으로 이용하여 기계적 특성을 개선하는 것은 비교적 용이하게 실현가능할 것으로 기대된다.

저자: Minoru Umemoto,et al.
자료유형: 학술정보