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초미세 섬유상 결정립 조직에 의한 저합금 고강도강의 인성향상 기술

전문가 제언: ○ 철강재료는 오스테나이트상을 실온까지 냉각하는 과정에서 각종 상변태(페라이트, 펄라이트, 베이나이트, 마르텐사이트 등)와 합금원소, 가공, 열처리 등을 조합할 경우 그 항복강도를 200MPa에서 4GPa 범위에서 제어할 수 있다. 철강재료의 항복강도를 1500MPa이상으로 높이면 비강도(=항복강도/밀도)를 초초듀랄루민의 비강도(190MPa?㎥/Mg) 이상으로 높일 수 있어 자동차의 경량화에 의한 연비절감과 CO2 배출 삭감은 물론 다른 여러 가지 강구조물의 소형화와 경량화도 가능하다.

○ 합금원소의 총량이 10% 미만인 저합금강은 가격 대비 특성 면에서 유리하여 철강재료에서 가장 많이 사용되고 있으며, 합금원소의 첨가를 억제해도 탄소량의 증가에 의하여 강도를 1500MPa 이상으로 높일 수 있다. 그러나 이와 같은 높은 강도에서는 성형성, 인성, 피로특성 등이 저하하고 수소취화에 의한 지연파괴가 일어나므로 저합금 고강도강에서는 파괴특성의 저하를 방지하는 것이 중요한 과제가 되어 왔다.

○ 항복응력과 취성파괴응력의 향상에는 결정립 미세화가 유력한 조직제어법으로 이용되고 있으나 항복강도가 1400MPa이상인 저합금강에서는 결정립 미세화만으로는 인성의 향상에 한계가 있다. 원문에서 소개하고 있는 온간TF(Tempforming)법에 의한 초미세 섬유상 결정립 조직강은 1500MPa이상의 강도에서도 우수한 내충격 특성과 내지연파괴 특성을 나타낸다. 섬유상 입계의 층상박리현상을 이용하는 인성의 향상방법도 특기할 만하다. 다만 캘리버 롤에 의한 반복적인 열간압연으로 높은 가공도를 달성해야 하는 TF처리기술은 실용화에 큰 난제가 될 것이다.

○ 탄소강의 온간TF에 관한 국내연구로는 KAIST의 연구예가 보고되고 있으나 재료특성보다는 재료변형과 열전달 해석에 중점을 두고 있다. 현재 국내에서는 강도-연성 밸런스가 우수한 저합금 DP(Deep Drawing)강, IF(Interstial Free)강을 위시하여 TS(인장강도)×TE(총연신율)의 값이 20,000[MPa%] 을 넘는 TRIP강도 생산되고 있다. 앞으로 자동차용 강판을 중심으로 TS×TE수준은?30,000[MPa%]에?달할?것으로 전망되어 국내에서도 이 분야의 연구 활성화가 요망된다.

저자: Yuuji Kimura
자료유형: 학술정보