안녕하세요.
SCM420H강 의 재료 시험을 진행했는데 인장강도 값이 기준치 미만으로 나왔습니다.
QT처리 후 재료 시험하였고, 기준값이 932 N/mm2 인데 결과값이 881.93 N/mm2 이 나왔네요
경도값은 정상범주로 나왔고 (284, HB) 화학적 성분또한 정상값이었습니다.
원인이 뭔지 잘 모르겠습니다.
경도 환산으로 예상할때는 HB 값이 284면 예상 인장강도는 941.4 N/mm2 인것 같은데 결과값이 안좋아서 질문드립니다.
1. 혹 열처리에 문제가 있는건 아닐지요?
2. 노멀라이징 처리를 하지 않아서는 아닐까도 생각을 해봤는데 노멀라이징이 인장강도값에 영향을 주는지도 궁금합니다.
3. 상기 강재의 시험편 가공이나 황삭가공전에 QT처리와 노멀라이징을 다 하고 공정을 흘리는지 QT처리-황삭-노멀라이징 순으로 가공이 되는지등의 공정순서도 궁금합니다.
의견 감사합니다.
시험편 소재량이 부족하여 시험편 가공이 축방향이 아닌 경방향으로 가공한 부분도 문제가 될수 있나요?
시험편 소재를 충분히 확보하지 못해 시험편의 사이즈가 표준 크기보다 작은 SUB사이즈로 제작했는데(60%크기) 이부분도 인장강도에 영향을 미치는지요?
소재의 가공 방향에 따라 Grain의 배열이 바뀌게 되고, 그에 따른 기계적 특성은 당연히 변화하게 됩니다.
그래서 기계적 시험을 할 때에는 당연히 시편의 측정을 어느 위치에서 어떤 방향으로 채취할지를 사전에 규정하게 됩니다.
Sub 사이즈로 하게 될 경우에도 실제 측정치는 변화할 수 있으나, 경험을 기준으로 보면 단순히 인장 시험에서는 큰 차이를 발견하기는 쉽지 않습니다.
좋은 답글에 충분히 공감합니다. 추가로 아래의 2가지도 검토해 봐야 하지 않을 까 생각해 봅니다.
1. 열처리 방법: Q 와 T를 모두 검토해 봐야 할 것 같습니다. 특히, 시험편에 Q-T를 하였다면 Q보다는 부적절한 T에 의해 만족할 만한 TS를 얻지 못하는 경우가 많습니다. 잘 아시다시피 T는 필요한 인성/연성을 확보하기 위해 강도를 다소 포기하는과정인데 이 둘의 특성을 모두 만족하기 위해서는 (나중 용접되는 구조물이면 PWHT 온도까지 고려하여) 적절한 T 온도를 유지해야 하는데 이 경우 다소 높은 T를 유지했을 가능성이 커 보입니다. PWHT를 적용한다면 추가로 PWHT온도는 T 온도보다 최소 10 deg.C 정도 낮게 유지되어야 합니다.
2. Tensile Test (e.g., ASTM E8, A370, ISO 6892): Test Procedure and Method, 시편 채취 location/direction/size/quantity (TS값에 미치는 아주 중요한 Factor임), 시편 machining & surface finish, Test Procedure and Method, Acceptance Criteria & Tolerance, Test machine calibration (per ASTM E4, E74, E2309, etc.) 들이 규정대로 적용되었는지의 확인이 필요합니다.
Hardness 값에 비해 TS값이 조금 낮게 나온 것으로만 본다면 부적절한 Tensile Test의 결과일 가능성도 보입니다.
시험편 소재를 열처리한 업체로부터 성적서를 받아서 검토해 봤는데
SCM420H 소재의 열처리가
Q : 1차 850-900 유냉, 2차 800-850 유냉 이고
T : 150-200 공냉 으로 되어 있는데
업체 성적서에는
Q : 860도 3시간30분
T : 530도 6시간30분 으로만 되어있었습니다.
업체에 문의하였더니, 요즘에는 다 이렇게 한다고만 하던데 맞는 내용인지도 의문입니다.
관리자께서 말씀한 바와 같이, 열처리품 크기가 얼마나 되는진 모르겠습니다만, 상당히 긴 시간으로 보여집이다.
그리고 주어진 사양의 온도보다 매우 높은 온도에서 업체가 맘대로 한 것으로 보이네요.
사양서와 달리 열처리를 진행한 사유와 책임을 물으셔야 할 것 같습니다. 책임질 수 있을진 모르겠지만요.
530도에서 6시간 30분을 유지했다면, 뭔가 서로 소통에 문제가 있었을 것으로 이해합니다.
열심히 급냉을 해서 원하는 조직을 만들어 놓고, 그걸 다시 저렇게 높은 온도에서 장시간 유지하면 인장강도가 떨어질 수 있겠지요.
'요즘 다들 그렇게 한다...'는 제대로 된 답변이 될 수 없고, 왜, 무슨 근거로 ,어떤 기준에 따라 저렇게 했는지가 설명이 되어야하겠습니다.
예상한대로 T가 가장 결정적인 원인이 될 듯합니다. 그런데 이 강종은 T에 따라 (1) 초고강도 & 고경도 용이나 (2) 중고강도 & 중경도 용 (용접 가능)으로 주로 사용되는데 현 재료의 T는 (2)에 기준하여 실행했는데 (단, Holding Time은 이해가 가지 않음) 실제 강도와 경도는 비록 (1)의 요구/기대 강도에 미치지는 못하지만 (2) 보다는 (1)에 더 가깝게 나타나 보이네요. 따라서 업체 성적서의 신뢰도에서도 다소 문제가 있어 보입니다.
문제해결을 위해서는 다음과 같이 원점에서부터 다시 검토할 필요가 있다고 봅니다.
-설계 기준 (TS, YS, Hardness, 인성, Elastic Modulus, etc.) 이 무엇인지?
- 자재구매 사양서 (applicable standard, requirements, acceptance criteria, etc.) 에는 무엇이 제시되어 있는지?
- Heat Treatment: Time-Temperature Chart 검토
- “H” grade에서 Hardness 의 측정 장소가 있는 Reports의 검토
- Detail Reports for Mechanical Test (이전 답글 2번 항에 따라) 검토
안녕하세요. 우선 질문에 대한 간단한 의견 입니다.
1. 화학성분에 문제가 없다면, 열처리에 문제가 있는 것으로 보여집니다.
2. 노멀라이징은 인장강도에 미치는 영향이 그리 크지 않습니다.
3. 노멀라이징을 몇 도에서 하셨는지는 모르겠지만, QT처리 이후에 하지는 않습니다. 노멀라이징 - 황삭 - QT - 정삭으로 작업하는 것이 보통입니다. H class 강이라 QT하여 경화능이 보증되는데, 많은 양을 깍아 낸다든지, 노멀라이징을 하게 되면 원하는 특성을 얻지 못할 것 입니다.
결국 열처리의 문제로 보여집니다만, 아래 내용을 검토해 보아야 합니다.
1) 크기가 얼마인지 모르겠습니다만, Quenching시 냉각제의 양이 충분하게 커야 합니다. 작을 경우 quenching효과가 얻어지지 않습니다.
2) 시험편을 어디에서 뗐는지도 중요하죠..
3) 제작공정 (가공과 열처리의 순서)를 다시 정립하셔야 할 것 같습니다.
그럼 파이팅입니다.