Nb 저합금강에서 석출물의 크기가 동적 재결정 거동에 미치는 영향

Abstract

Nb가 첨가된 저합금강에서 재결정 거동은 석출물의 pinning 효과로 인하여 억제되거나 정지되기도 한다. pinning force는 석출물의 부피 분율이 일정하다는 가정 아래 석출물의 크기에 반비례한다. 석출물이 100% 생성되고 난 후인 조대화 구간에서는 석출물의 부피 분율이 일정한 상태이므로 석출물의 크기가 커질수록 pinning force는 감소한다. 그러나 석출물의 핵 생성, 성장 구간에서는 시간이 증가할수록 석출물의 부피 분율 또한 증가하므로 pinning force는 석출물의 크기와 비례하는 현상을 보인다. 이러한 영향은 석출물의 크기 측정이 매우 어려워 현재까지 정량적으로 다루기가 용이하지 않았다. 본 연구에서는 석출물의 크기 및 재결정 개시 시간을 측정하여 석출물의 크기가 재결정 개시 시간에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 따라서 석출물의 크기만을 변수로 하기 위하여 석출 분율을 100%로 고정시켰고, 석출 완료 후에는 석출물이 고용되지 않도록 하였으며, 석출물의 크기 또한 유지되도록 실험을 설계하였다. 실험에 사용된 시편의 화학 조성(wt%)은 0.07C-1.2Mn-0.15Si-0.03Nb 이다. 열역학 계산 프로그램인 Thermo-Calc을 이용하여 계산한 NbC의 고용 온도는 1058℃였으며, 석출물이 충분히 고용되었다고 생각되는 온도인 1200℃에서 용체화처리 하였다. 이 후 950℃에서 오스테나이트화 한 다음 오스테나이트와 페라이트 두 가지 온도 영역인 950℃와 650℃에서 각각 다른 크기의 석출물을 얻어냈다. 석출물은 투과 전자 현미경(TEM, Transmission Electron Microscope)으로 크기와 분포를 관찰하였고, 에너지 분산 분광기(EDS, Energy Dispersive Spectroscopy)로 성분을 분석하였다. 동적 재결정 개시 시점을 측정하기 위하여 Gleeble 3500으로 고온 압축 실험을 하였다. 석출물이 고용되지 않는 온도 범위 중 최대 온도인 1000℃에서 10분 동안 등온 유지하여 오스테나이트화 한 후, 변형 속도는 0.01/s, 변형률은 1.2로 설정하여 고온 압축 변형을 주었으며, 석출물의 크기가 다른 두 시편은 모두 동일한 조건으로 재결정 실험 하였다. 동적 재결정 개시 시점 측정 결과 오스테나이트 온도 영역에서 석출된 시편보다 페라이트 온도 영역에서 석출된 시편의 재결정이 더 늦게 시작되었다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 석출물의 크기가 작을수록 pinning force의 증가로 인하여 재결정이 지연된 것으로 판단된다.