고탄소강의 기계적 성질 향상을 위한 온간공형압연 공정 설계 = Process design for improvement of mechanical properties in warm caliber rolling of high carbon steel

지속적인 유가급등에 대비하고 녹색산업장려정책에 부합하고자 자동차생산업체들은 연비향상과 이산화탄소 배출 저감을 위해 자동차 중량의 약 60%를 차지하고 있는 강의 비강도 향상을 통한 자동차 부품의 소형화와 경량화를 위해 노력하고 있다. 강의 기계적 강도를 향상시키는 여러 방법 중에서 결정립 미세화는 강의 강도와 인성을 함께 증가시켜주는 방법으로 알려져 있다. 결정립을 미세화하는 대표적인 방법인 열-기계적 가공법 (thermo-mechanical processing)은 열처리에 소성가공을 결합시킨 것으로 페라이트 결정립을 미세화하여 개선된 기계적 성질을 가진 소재를 만드는 가공법이다. 열기계적 가공법 중 최근 제안된 온간공형압연(warm caliber rolling)은 강의 생산 시 약 90%에 쓰이는 압연공정에 바로 적용할 수 있다는 장점을 가지며, 소재의 생산 단계에서 고가의 합금 원소의 첨가 없이 소성 변형만으로 소재의 강도와 인성을 동시에 향상 시킬 수 있는 장점을 가진다. 온간공형압연이 많은 장점을 가짐에도 이와 관련된 연구는 주로 저탄소강과 중탄소강에 집중되어 왔으며, 고탄소강에 대한 많은 연구가 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 열-기계적 가공법 중 하나인 온간공형압연 공정을 통해 고탄소강의 강도와 인성을 향상시키기 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 먼저 고탄소강의 온간공형압연 공정 적용 가능성을 확인하고자 초기열처리 없이 온간공형압연을 수행한 후 인장시험을 통해 압연 전/후의 강도와 연성을 확인하였다. 고탄소강의 온간공형압연 적용 가능성 판단을 위한 실험을 통해 온간공형압연의 적용 가능성을 확인한 후 초기열처리를 통한 초기조직의 변화가 온간공형압연 후 기계적 성질에 미치는 영향을 미세조직 분석을 통해 고찰하고 열간압연 공정과 비교하였다. 그 결과 온간공형압연 공정을 적용한 공정 B와 C가 열간압연 공정을 모사한 공정 A에 비해 파단연신율은 감소하였지만, 경도 및 항복강도와 인장강도의 향상을 보였으며, 상온에서 충격에너지가 향상된 결과를 얻었다. 그 후 초기조직 중 강도와 인성이 가장 향상된 공정 C를 선택하여 뜨임온도와 시간 및 압연온도를 변화시켜 기계적 성질에 미치는 영향을 확인하였다. 마지막으로 실험을 통해 확인하기 힘든 압연 중 위치별 온도분포를 유한요소해석을 통해 확인하고 패스 간 시간을 조절하여 기계적 성질에 영향을 주는 불연속적인 재결정이나 결정립의 조대화가 일어나지 않는 공정조건을 찾아 기계적 성질을 향상시킬 수 있는 온간공형압연 공정 설계에 반영하였다.
Advisors
임용택researcherIm, Yong-Taekresearcher
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2011
Identifier
467585/325007  / 020093300
Language
kor
Description

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학전공, 2011.2, [ vii, 77 p. ]

Keywords

강도; 고탄소강; 열-기계적 가공법; 온간공형압연; 인성; toughness; strength; high carbon steel; thermo-mechanical processing; warm caliber rolling

URI
http://hdl.handle.net/10203/45858
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=467585&flag=t
Appears in Collection
ME-Theses_Master(석사논문)
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