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마이크로/나노 스케일 철강재료

전문가 제언: ○ 저탄소강이나 보통강처럼 조성이 단순한 강재의 강도와 인성을 동시에 향상시키는 방법은 사실상 결정립 미세화뿐이다. 이 방법은 또 연성과 용접성을 거의 해치지 않는다. 따라서 초미세 결정립의 철강재료는 여러 면에서 고합금강을 대체할 수 있는 가능성이 있다. 분말야금법으로 결정립 미세화가 가능하지만, 제조공정이 복잡하고, 나노기공을 형성하기 때문에 산업적 생산에는 부적합하다. 따라서 초미세 또는 나노결정 조직의 철강재료를 얻기 위해서는 새로운 기술이 필요하다.

○ 초미세조직을 얻는 방법에는 ① SPD(Severe Plastic Deformation), ② DRX(Dynamic Recrystallization), ③ SIDT(Strain Induced Dynamic Transformation), ④ IT(Intercritical Deformation)가 있다. ①은 재결정과 상변태 없이 변형에만 의존하는 방법으로 서브마이크론/나노 결정립을 얻을 수 있다. ②는 온(열)간변형 중의 재결정을 이용한다(1~5㎛). ③은 본문에서 언급된 방법으로 Ae3~Ar3 온도에서 심한 변형을 가하여 γ를 α로 변태시킨다(1~10㎛). ④는 γ+α 영역에서 심한 변형을 가해 α+잔류γ+bainite+martensite 혼합상을 얻는다(1~5㎛).

○ 미국, 일본, 미국에서 다양한 연구가 이루어지고 있지만, 나노/초미세 조직의 철강재료 제조는 아직은 실험실 수준에 머물러 있다. 그 이유는 기존의 생산라인에서는 초미세조직 획득의 전제조건인 ‘심한 변형’이 어렵기 때문이다. 현재 스케일업의 가능성이 가장 큰 ECAP(Equal Channel Angular Pressing)과 ARB(Accumulative Roll Bonding) 기술도 부족한 점이 많다. 따라서 조속한 산업화를 위하여 ECAP나 ARB의 개선은 물론 새로운 제조기술의 개발에도 주력하고 있다.

○ 국내에서는 한양대, 연세대, KAIST, 포항대, 포스코연구소 등 대학과 연구소에서 초미세 페라이트 및 그와 관련된 연구가 수행된 바 있지만, 나노스케일의 베이나이트에 대한 연구는 아직 보고된 바 없다. 나노/초미세 조직의 철강재료는 우수한 기계적/자기적 성질에도 불구하고 세계적으로 아직 산업화 단계에는 들어가지 못한 상태이므로 국내 연구자들도 좀 더 관심을 기울일 필요가 있다.

저자: P. D. Hodgson, I. B. Timokhin and H. Beladi
자료유형: 학술정보