나노인덴테이션을 이용한 복합조직강의 경도 분포와 홀확장성의 상관 관계 평가

Abstract

복합조직강은 연성이 높은 페라이트상과 강도가 높은 마르텐사이트 및 베이나이트 등의 상으로 이루어진 철강재료로, 강도와 연성이 모두 높을 뿐만 아니라 강도 대 중량비가 높은 재료이다. 또한 공정 조건에 따른 미세구조 및 상의 제어가 가능하여 이를 통한 기계적 특성 제어도 용이하다. 이러한 장점으로 인해 자동차나 선박 등의 구조용 재료로 많이 사용되고 있다. 하지만 높은 연성을 가졌음에도 불구하고 낮은 성형성을 갖고 있어 사용되는 분야에 제한이 있다. 이를 향상시키기 위하여 미세구조에 따른 성형성 평가 및 상관 관계에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. 기존 연구에 따르면 페라이트와 마르텐사이트 상은 연성과 경도, 가공경화율과 같은 기계적 특성 차이가 크다. 또한 상변태 과정에서 부피팽창으로 인해 상간의 계면에서 기하적 필수전위가 형성되어 상간의 계면에 국한된 가공경화가 일어난다. 이로 인해 재료 전체에서 불균일한 변형율분포를 가지게 되고 그 중 상간의 계면이 가장 큰 응력집중 부로 작용하여 균열을 발생시킨다. 본 연구에서는 나노인덴테이션을 이용하여 복합조직강의 상과 위치에 따른 경도를 측정하였고 이후 홀확장성을 평가하여 각 상의 경도와 홀확장성의 상관관계를 분석하였다. 또한 홀확장성 평가 이후의 경도 증가율로부터 가공경화율을 평가하여 복합조직강의 홀확장성을 결정하는 주된 메커니즘을 분석하고 홀확장성을 향상시키기 위한 미세구조를 조사하고자한다.