극 저탄소강에서의 용접 열영향부 인성 및 항복비에 대한 M-A상의 영향에 대한 연구

Abstract

건축 구조용 고강도 강재로 개발된 극 저탄소강 (< 0.04C) 강의 경우 ferrite matrix를 기반으로 한 bainitic ferrite 조직을 갖고 있으며 이러한 0.04C 강은 낮은 탄소 함량 및 미세 조직 제어를 통해 우수한 강도, 항복비 및 충격 인성을 갖는다고 알려져 있다. 특별히 M-A constituents의 균일 분산 유도를 통해 항복비를 효과적으로 개선하였다. 모재의 이러한 우수한 특성에도 불구하고 강재의 사용 시 용접 중에 발생하는 용접열영향부에서 그 기계적 특성이 저하된다고 알려져 있으며 이에 본 연구에서는 최근 개발된 0.04C 극 저탄소강을 이용하여 용접열영향부의 기계적 특성과 미세 조직과의 상관 관계에 대하여 고찰하였다. 용접열영향부의 재현을 위하여 Gleeble을 사용하여 단위 열영향부를 모사하였고 각각의 단위 열영향부에 대해 경도 시험, 인장 시험, 충격 시험을 통하여 강도와 충격 인성을 평가하였다. 기계적 특성 평가 결과 CGHAZ와 ICCGHAZ에서 충격 인성이 저하되었으며, 특히 M-A constituents를 함유하고 있는 ICCGHAZ에서의 충격 인성 저하가 두드러졌다. 이에 M-A constituents와 충격 인성과의 상관 관계에 대하여 고찰한 결과 M-A constituents가 fracture의 initiation site로 작용함을 알 수 있었다. 또한, 인장 시험 결과 용접 열영향부에서는 항복비가 모두 증가하였다. 특히 ICCGHAZ의 경우 M-A constituents의 크기와 분포, 분율이 강도에 영향을 미침을 알 수 있었다. M-A constituents를 조절해본 결과 크기가 작고 잘 분포된 M-A constituents는 인장 강도를 증가시킴을 알 수 있었고, 항복 강도는 M-A constituents의 분율에 지배를 받는 것을 알 수 있었다. 따라서 항복비를 낮추기 위해서는 M-A constituents의 같은 분율 즉 같은 항복 강도 대비 그 분포를 넓게 하여 인장 강도의 증가가 필요함을 알 수 있었다.; In this study, correlation between the mechanical properties and microstructural characteristics, especially M-A constituents in the HAZ of low carbon (0.04% C) steel weld was studied. Gleeble simulator was used for simulating various sub-zones in th HAZ. The strength and fracture toughness were measured through tensile and charpy impact tests, respectively. Fracture toughness of coarse-grained HAZ (CGHAZ) and intercritically coarse-grained HAZ (ICCGHAZ) was lower than that of the base metal and those of other local HAZs. Especially, the fracture toughness of ICCGHAZ was the lowest due to the formation of M-A constituents, acting as fracture initiation sites. Yield ratio was increased in all the sub regions of HAZ as compared to that of the base metal. Further, the describe ing detail, M-A constituents also affect the yield ratio as well as fracture toughness. The size and fraction of M-A constituents were principal factors on the yield ratio in ICCGHAZ.