고망간강의 미세조직과 기계적 성질에 미치는 합금원소 티타늄의 영향

Abstract

본 연구에서는 망간강이 갖는 고유한 높은 가공경화성에 기인하여 C, Mn 그리고 추가 함금원소인 Ti을 첨가시켜 함금원소와 열처리 조건에 따른 기본적인 미세조직 및 기계특성을 평가하여 화력발전용 파쇄기 전용소재로 사용하기 위한 연구를 진행하였다. 탄소는 Mn, Ni와 더불어 오스테나이트 안정화 원소로 12% Mn강에 최고 1.8wt%의 탄소가 고용되며, 마르텐사이트 개시온도를 현저하게 낮추는 원소이기 때문이며 C, Mn의 함량의 증가에 따라 Ms온도가 강화되어 상온에서도 오스테나이트로 존재하게 된다. 따라서 함금조성에 따른 기계적 특성 평가후, 화력발전용 파쇄기 소재로 사용함에 기계적 성질에 만족할만하다고 판단되는 Fe-Mn-Ti강을 이용하여 제조한 후 기계적 특성을 관찰하였다. 열처리를 1100 ℃에서 진행하였기 때문에 결정립계에 분포하는 탄화물상은 열처리시 투입된 1.5 wt% Ti이 고용화되었다가 퀜칭 열처리시 결정립계 내부에서 미세하게 Cr 탄화물으로 석출이 일어난것으로 관찰되었다. 또한 Ti이 1.5 % 첨가된 합금의 경우 결정립계 내부에 미세한 탄화물이 넓게 분포함을 미세조직사진으로 확인하였다. 이러한 미세하고 넓게 분포된 탄화물이 Mn만 첨가된 합금에 비하여 표면의 마모에 대한 저항성을 높이는 결과를 나타낼것으로 기대한다. 연구결과 가장 뛰어난 기계적 특성을 나타낸 조성은 Fe-Mn-Ti강이며 1100 ℃에서 5시간 유지 후 Water Quenching 하는 것으로서 인장강도 649 MPa, 항복강도 492 MPa, 연신율 29%, 경도 248 HBW 10/3000의 높은 가공 경화율을 보였고 파쇄기 소재의 중요한 특성인 마모특성 및 피로특성이 향상되었다.