profile 손태산 2016-10-04 04:33:05
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안녕하세요, 해외현장에서 근무하고 있는 한참 용접공부를 하고 있는 1인입니다.

용접부의 인성적인 부분에 대해서 많이 어렵네요,

통상 HAZ중에서 용융경계면의 인근은 결정립이 조대해져서 조립역이 발생하여 인성이 저하되는 것으로 알고 있는데요,

일부 편람이나 논문을 살펴보면, 금속의 인성이 꼭 결정립의 크기에만 국한되지 않고 탄소량, 합금원소량, 냉각속도, 기지특성 등등의 영향을 복합적으로 받는것으로 설명되어 있습니다.

또한 제가 알고 있던것과는 다르게 저탄소강의 경우에 HAZ부의 용융경계면에서는 세립의 마텐사이트가 생성이 되고 침상형 페라이트가 형성이 되어서 결정립이 미세화되어 인성이 오히려 향상된다고 설명이 되어 있는데요,,

용접 HAZ부에서의 인성이 이와같이 저탄소강/고탄소강에 따라 차이가 반대인 결과가 나타나는 사실이 맞는지요?

선배님들 궁금합니다.^^;;;


강운주[kmukwj] 2016-10-04 09:33

일부 편람이나 논문에서 살펴보셨듯이, HAZ부 인성은 용접중에 발생하는 열 이력(thermal history, 몇 도씨까지 가열되고 어느 정도의 냉각속도로 냉각이 되었는지), 탄소를 포함한 모재의 화학성분 및 미세조직 그리고 예열 조건이나 후열처리 등에 영향을 받습니다. 이러한 것들이 HAZ부의 상(phase)과 입자 사이즈(grain size)로 결정하기 때문입니다. HAZ가 고온으로 가열되어 Austenite 입자가 조대화되면 일반적으로 인성이 낮습니다. 또한 마르텐사이트보다는 베이나이트가 인성이 더 양호하다고 알려져있습니다. 입자가 크다고 해서 무조건 인성이 낮은 것은 아닙니다. 그 조대화된 Austenite 입자 내부가 어떤 식으로 상(phase)이 만들어졌느냐에 따라서 인성이 좋아질 수도 있습니다. 탄소강 용접 후에 후열처리를 하는 이유가 거기에 있다고 보셔도 되겠습니다. 탄소강의 경우, 가열하고 급랭된 채그대로 둔다면 HAZ의 Grain size는 커져있을테고 또한, 그 안에 마르텐사이트가 생성되어 매우 취약해질 것입니다. 그런데 열처리를 통해서 Matensite를 템퍼링하게되면 모재만큼은 아니라도 인성을 개선할 수 있습니다. 그리고 알고있는 바와 같이 모재의 탄소 함량에 따라서 HAZ부에서의 마르텐사이트 형성 거동이 다릅니다. 저탄소강은 세립의(lath) 마르텐사이트가 생기고 고탄소강의 경우에는 가지가 굵은 판상 마르텐사이트가 생긴다고 합니다. 둘을 비교했을 때에는 당연히 세립의 마르텐사이트가 더 인성이 좋다고 볼 수 있을 것입니다. 정확하게 이 문제에 답을 얻기 위해서는 탄소함량이 얼마인지 먼저 알아야 할 것으로 보입니다. 마르텐사이트는 변태 중에 격자를 왜곡하여 기지를 강화시킵니다. 너무 강하기 때문에 깨지기 쉬운(brittle) 것인데 마르텐사이트가 매우 미세하게 생성/분포한다면 인성을 부여할 수도 있을 것이란 생각이 듭니다. 그런데 침상 페라이트와 마르텐사이트가 같이 존재할 수 있는 지는 의문이네요. 참고로 취약하여 인성을 저해한다고 알려져 있는 시멘타이트나 M-A constituent도 미세하게 잘 분포시킬 수 있으면 인성을 향상시킨다는 보고도 있습니다. 아마도 그런 맥락이 아닐까 싶네요.

손태산[sshonn] 2016-10-05 20:26

명확한 설명 감사드립니다~~~^ㅇ^

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