H형강 플랜지 두께방향 위치별 나노인덴테이션 맵핑
내진 특성 (낮은 항복비)과 내화 특성 (높은 고온강도)을 동시에 확보하기 위한 합금 설계와 H형강 제조를 위한 QST (Quenching and self-Tempering) 제조공정의 최적화 연구가 진행중이다. QST 공정에 의한 열간 압연 및 냉각 시 소재에는 위치 별 냉각 속도의 차이가 발생하며 이는 잔류 응력과 미세조직의 차이를 유발할 수 있다. 이 연구에서는 QST 공정으로 제작된 420MPa급 건축용 내화/내진 H형강의 고온 노출 전/후의 플랜지 두께 방향 위치 별 물성과 미세조직 차이와 변화를 평가하고자 한다. 현대제철 QST 설비를 통해 제조한 폭 700mm, 높이 300mm, 플랜지 두께 24mm인 H형강에서 플랜지 두께 방향 위치별로 10×10×2 mm 시편을 채취하였다. 화재 상황을 모사하기 위해 600℃ 온도에서 2시간 노출한 시편을 제작하였다. 이렇게 제작된 고온 노출 전/후의 시편 표면을 전해 연마하고 EBSD (Electron Backscatter Diffraction)를 통한 미세조직 분석과 나노인덴테이션 맵핑을 통한 나노경도 및 탄성계수의 공간적 분포를 평가하였다. 나노인덴테이션 맵핑 시 공간 분해능을 높이고 표면의 영향을 배제하기 위해 압입 간격과 압입 깊이를 조절하였다. 실험결과 플랜지 표면에서 깊이 400 μm까지는 페라이트와 펄라이트 조직이 형성되었으며 그 내부에는 베이나이트가 우세한 조직이 형성되었다. 100×100 μm 영역에서 75×75개 나노압입을 통한 나노경도 및 탄성계수 맵핑을 성공적으로 수행하였으며 이를 통해 페라이트와 펄라이트, 그리고 베이나이트의 상을 구분할 수 있었다. 고온 노출 전/후의 나노경도 분포의 변화를 분석한 결과 고온 노출에 의해 6GPa 이상의 상이 대부분 사라졌으나 평균 나노경도 값은 고온 노출 전과 큰 차이가 없었다. 이는 개발 강재가 600℃ 2시간 고온 노출 후에도 미세조직과 강도를 잘 유지함을 나타낸다.
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