0.28wt%C를 함유하는 이차경화형강에서의 기계적 성질 및 미세조직 변화에 미치는 공정조건의 영향

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 0.28wt%C를 함유하는 이차경화형 합금강에서의 기계적 성질 및 미세조직 변화에 미치는 공정조건의 영향에 대해 연구하였다. 연구수행을 위해 modified AerMet 100(0.23C-1.2Mo-3.1Cr -11.1Ni-13.4Co)을 기본으로 합금 성분을 개조하여 0.28C-1.5Mo- 4Cr-(8Ni-13Co)의 합금을 설계하였으며, 강압연 온도와 시효 조건이 미세구조에 미치는 영향을 분석하였다.
Co-Ni을 함유하는 이차경화형 강에서 압연온도가 낮아짐에 따라 이차경화에 의한 경도 및 인장강도 Peak가 촉진되었을 뿐만 아니라 이차경화정도가 향상되었다. 압연온도가 낮아짐에 따른 초기오스테나이트 결정립 크기의 감소는 최종 마르텐사이트 래스의 미세화에 영향을 주지 못하였으나 미재결정 영역에서 압연을 적용한 경우, 초기 오스테나이트의 결정립의 크기 및 래스가 모두 미세화 되었다.
실험결과 서로 다른 크기를 가지는 두 종류의 M₂C를 관찰하였으며, 상대적으로 작은 크기의 M₂C는 전위에서 생성이 되었으며, 조대한 크기의 M₂C는 시멘타이트에서 생성되었다. 전위에서 생성된 미세한 M₂C의 경우는 시효시간이 증가함에도 성장이 지체 되었기 때문에 강도 및 경도 증가에 기여하게 된 것으로 판단된다.
시멘타이트에서 생성된 M₂C는 대부분 구형의 형태로 존재하며 시효가 진행됨에 따라 상대적으로 정합성을 잃게 되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 석출 강화측면에서 강도에 기여하지 못한 것으로 생각된다. 또한 미재결정영역에서 압연한 경우에, 더 많은 전위들이 도입될 것이므로, 이로부터 핵생성된 보다 미세한 M₂C에 의해서 강도 증가 및 이차경화 반응이 촉진되었다. 이러한 압연 효과는 열적으로 안정한 전위를 증가시켜 M₂C 핵생성에 기여할 것이나. 성장에는 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 또한 이러한 효과는 이차경화형 강에서 Co를 첨가했을 때 얻는 효과와 유사한 것으로 나타났다.
과시효시 상당량의 잔류 오스테나이트가 존재하는 것을 TEM을 이용하여 관찰하였다. 본 연구에서는 이러한 잔류 오스테나이트(Retained austenite) 또는 시효시 핵생성 및 성장에 의해 형성되는 석출 오스테나이트(Reverted austenite)를 제거하기 위해서 2 step 시효처리를 실시하였다. 실험 결과 항복강도가 약 200MPa 증가하였을 뿐만 아니라 인장강도 또한 100MPa 정도 증가하는 것으로 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In the paper, the effect of processing conditions on the variation of the mechanical property and the microstructure was investigated by using the secondary hardening steel bearing 0.28wt%C. For this study, the chemical composition of 0.28C-1.5Mo-4Cr-8Ni-13Co, based on the AerMet 100 alloy steel, was designated by the modification of alloy contents. The influence of rolling temperature and tempering conditions on microstuctural variations was analyzed by optical microscopy and TEM.
Also, mechanical properties; hardness, strength, impact and fracture toughness were analyzed. In addition, for certifying the effect of rolling temperature variation, it was analyzed by using the recrystallization behavior of the prior austenite, together with the martensite lath.
Two kinds of M₂C nucleation site were observed by TEM. The one is the dislocation and the other is the cementite. In the former, it was finely maintained in spite of the long-time tempering, Thus it was resulted in the increase of both hardness and strength. The M₂C was existed to the spherical type, and also it was incoherence.
The retained austenite was not dissolved, even in the over-agied state. In Addition, the alloy was processed by two-step tempering, in order to remove the retained austenite and/or reverted austenite. From the process, it was analyzed to be effective on the increase in yield strength, as well as tensile strength

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 = 1
• 제2장 이론적 배경 = 5
• 2.1. 이차경화 현상 = 5
• 2.2. 합금원소의 역활 = 9
• 2.3. 강가공 (severe deformation) = 13
• 제3장 실험방법 = 16
• 3.1. 합금설계 및 용해 = 16
• 3.2. 강압연 = 16
• 3.3. 열처리 및 기계적 실험 = 17
• 3.4. 미세조직 분석 = 17
• 제4장 결과 및 고찰 = 22
• 4.1. 압연온도에 따른 시효 거동 = 22
• 4.2. 미세조직에 미치는 영향 = 30
• 4.3. M₂C 핵생성 및 성장 거동 = 36
• 4.3.1. 전위에서의 M₂C 핵생성 = 36
• 4.3.2. 시멘타이트에서 In-situ 변태에 의한 M_(2)C 핵생성 = 39
• 4.4. 잔류오스테나이트의 영향 = 47
• 제5장 결론 = 56
• 제6장 참고문헌 = 57
• Abstract = 61