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펄라이트강의 변형거동과 역학특성

전문가 제언: ○ 공석강을 오스테나이트 온도에서 서냉하면 723℃에서 A1변태가 일어나 시멘타이트(Fe3C)와 페라이트(α-Fe)가 층상(lamellar)으로 적층된 펄라이트 조직을 얻는다. 신선가공으로 제조된 고탄소 펄라이트강 선재는 양산되는 실용강 중에서 가장 강도가 높은 것이 특징으로 타이어 보강용 스틸 코드를 위시하여 스프링, PC강선, 교량용 강선, 와이어로프 등 광범위하게 사용되어 공업적으로도 매우 중요한 소재이다.

○ 펄라이트강 선재의 고강도화는 오스테나이트 온도에서 550~600℃로 급냉시켜 펄라이트로 등온변태 시키는 패턴팅(patenting) 처리에 의하여 달성된다. 통상의 신선가공과 패턴팅 처리에서 펄라이트 조직의 층상간격(lamella spacing)은 100nm 오더로 미세해지므로 인장강도 4000MPa급의 스틸코드가 실용되고 있으며 현재 5000MPa급 스틸코드도 개발되고 있다.

○ 펄라이트강의 강도를 지배하는 조직인자는 층상간격으로서, 가공도가 크고 패턴팅 온도가 낮을수록 층상간격이 미세화되고 전위밀도가 증가하여 강도가 증가한다. 그러나 가공도가 과다하면 시멘타이트가 분해되어 층상의 경계가 불명확해지고 탄소가 재고용되어 연성이 저하한다. 연성의 개선에는 어닐링처리가 유효하나 강도의 저하가 수반된다.

○ 펄라이트강의 연성에는 하부조직 단위인 블록의 직경과 시멘타이트의 층상배향이 큰 영향을 미치며, 페라이트/시멘타이트 이상계면의 결합력도 전위와 탄성변형 에너지의 방출과 관련하여 연성의 획득에 기여하는 것으로 밝혀지고 있다. 그러나 펄라이트와 같은 헤테로 적층구조체의 소성변형거동과 역학특성에 대해서는 아직 불명한 점이 많다.

○ 국내에서도 스틸코드나 PC강선과 같은 펄라이트강 선재는 공업적으로 생산되고 있으나 이 분야의 연구개발은 고강도화를 위한 신선가공과 열처리 조건의 최적화에 치중되고 있다. 적층구조체인 펄라이트강의 변형기구, 강도와 연성을 양립시킬 수 있는 조직인자 및 조직제어 기법에 관한 연구개발은 학술적으로는 물론이고 산업적으로도 중요하다.

저자: Tomotsugu Shimokawa
자료유형: 학술정보