200000182734.pdf - 울산대학교

그러나 큰 입열량으로 인해 용접부가 조대화되어 기계적 성질이 변화합니다. 이러한 산화물은 용접에서 비금속 개재물로 작용할 수 있으며 침상 페라이트 구조를 형성하여 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다.

서론

연구배경

솔기 형상의 페라이트를 형성함으로써 용접부의 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 두꺼운 판을 단면 절단한 경우 용접부에서 표면과 뿌리부의 아크열에 의한 열 이력이 다르기 때문에 표면과 뿌리부에서 샤르피 충격시험을 실시하였다[1,3] 그러나 미세구조의 차이를 고려하지 않았으므로 현장별 미세구조 분석 연구가 필요하다.

연구목적

이전 연구에서는 낮은 입열 범위에서 SAW, EGW, FCAW 및 SMAW 용접 기술의 Ti 및 B 산화물 함량을 조정하여 용접 후 미세 구조 분석 및 기계적 특성을 평가했습니다. 또한, 용접부에서 형성된 침상 페라이트가 기계적 성질 및 파단 메커니즘에 미치는 영향으로 인해 침상 페라이트의 비율만 고려하였다. 평면 내 침상 페라이트의 분율과 후판 용접부의 뿌리 부분은 동일하지만 내충격성에 차이가 있으므로 형상학적 요인인 종횡비에 대한 연구가 필요하다. 침상 요인. 페라이트 분수.

이론적 배경

TMCP 강

TMCP 강의 개요
특징 및 제조원리
용접 특성
합금성분 특성

TMCP강을 용접하면 결정립계 페라이트와 침상 페라이트라는 두 가지 유형의 조직이 나타납니다. 침상페라이트의 경우 변태 전의 오스테나이트 결정립에서 발아 성장하는 베이나이트의 일종으로, 베이나이트와 다각형 페라이트의 변태온도의 중간적인 구조를 가지고 있다. 발아가 촉진되는 특징이 있습니다. Ti와 같은 비금속 개재물로 인해 발생합니다. 따라서 침상 페라이트의 비율이 높을수록 충격특성이 높아지며, 2개의 페라이트가 형성되는 경우에는 용접조건, 특히 입열량에 따라 결정된다.

SAW (Submerged Arc Welding)

SAW 원리 및 특징
편면 SAW(One-side SAW)
플럭스

그러나 증착된 금속의 충격 내구성은 낮은 편이다. 용접의 화학적 조성과 기계적 특성은 용접 와이어와 플럭스의 조합에 의해 결정됩니다.

Fig. 2-4 Principle of Submerged Arc Welding

용접부 미세조직

그리고 그것은 등축 결정립으로 성장합니다. PF는 형상 관찰이 가능하고 전위 밀도가 매우 낮은 광학 미세 구조(OM)입니다. 흰색상은 PF, 어두운상은 펄라이트로 PF보다 낮은 온도에서 형성됩니다.

PF에 비해 냉각속도가 빠르기 때문에 비교적 조대한 페라이트 결정립으로 성장한다.

Fig. 2-8 Ferritic microstructure; (a) polygonal ferrite, (b) quasi-polygonal ferrite, (c) Widmanstätten ferrite, (d) granular bainitic ferrite, and (e) bainitic ferrite[22]

침상형 페라이트

침상형 페라이트의 발달
비금속 개재물
비금속 개재물에서의 핵생성 기구

침상 페라이트는 주로 용착물에서 발견되며 용착물의 인성 확보에 크게 기여하는 것으로 알려져 있다[23]. 용접부에서는 침상 페라이트가 잘 관찰되는데, 이는 용접부 내의 산소 농도가 매우 높고, 침상 페라이트의 핵변색 부위가 되는 산화물의 밀도가 높으며, 오스테나이트 결정립 크기가 크기 때문에 오스테나이트 입계가 상대적으로 감소하기 때문이다. 따라서, 산소 농도가 낮고 오스테나이트 크기가 작은 일반 구조용 강재에서는 침상 페라이트 조직을 관찰하기 어렵다[26]. 그러나 최근에는 산소농도가 높지 않은 일반 구조강에서도 페라이트 핵형성이 크게 향상되는 것으로 알려진 Ti산화물을 분산시키면 침상형 페라이트가 형성된다는 보고가 있는데[27-29] Ti탈산강에서는 침상형 페라이트 조직이 관찰되고 있다. 더 큰 크기의 비금속 개재물이 분산될 때만 침상 페라이트가 형성된다고 합니다.

결과적으로, 페라이트는 개재물로부터 우선적으로 핵생성됩니다.

Fig. 2-10 Effect of inclusion size on the energy barrier for ferrite nucleation

실험 방법

사용재료 및 용접조건
미세조직 및 산화물 분석
인장 시험 및 경도 측정
샤르피 충격 시험

EBSD(Electron Backscatter Diffraction) 분석을 위해 용접된 각 시료를 기계적 연마 후 전해연마하여 침상 페라이트의 종횡비를 분석하였다. 결정 배향은 TSL(Tex SEM Laboratories, Inc.)에서 제공하는 OIM(Orientation Imaging Microscopy) 분석 소프트웨어를 사용하여 분석하였다. 그림 3-2와 같이 모든 용접금속의 위치에서 시험하였으며, DNV 규칙에 따라 그림 3-2와 같이 시험하였다.

측정점은 표면, 용접중심, 뿌리부분에서 측정하였으며, Fig.

실험 결과

용접부 미세조직 분석

용접부 산화물 분석

용접부 기계적 특성

인장 및 경도
샤르피 충격 특성

샤르피 충격에너지는 상온에서 저온으로 갈수록 감소하는 경향을 보였으며, 각 용접부에서 AF 분율과 GBF 분율 및 크기의 차이로 인해 샤르피에 의해 흡수되는 에너지의 차이가 발생하였다. 입자로 발아하여 입자가 고운 AF가 GBF보다 인성이 더 높은 것으로 잘 알려져 있습니다. 또한 일반적으로 AF 크기는 열 입력이 작을수록 작고 밀도가 높습니다.

양쪽 뿌리 부분에서 샤르피에 흡수된 에너지가 높을 때 딤플이 나타나는 균열입니다.

Fig. 4-9 Room-temperature tensile stress-strain curves

고찰

용접부 미세조직 분석에 대한 고찰

용접부 복합산화물과 미세조직과의 상관관계

복합 산화물의 차이로 인해 AF 분율 및 종횡비의 변화가 발생했습니다.

Fig. 5-2 Schematic illustration of acicular ferrite formation from oxides

용접부 미세조직과 기계적 특성, 파괴 기구와의 상관관계

5-13[93]과 같이 표면부분이 아크열에 가까워서 루트부분보다 온도가 더 높게 도달하고, 냉각속도도 느려서 한동안 높은 온도에 머물게 되어 결과적으로 더 두꺼운 GBF와 더 작은 종횡비 AF에서 유닛의 균열 길이는 루트 부분에 비해 표면 부분에서 증가했으며 흡수된 샤르피 에너지는 상대적으로 낮았습니다. 단면 SAW 시편에 대해 -20˚C에서 파손된 샤르피 충격 시험의 파손 표면 아래 단면적에 대한 5-6 OM 현미경 사진.

5-7 Schematic representation of acicular ferrite in one-sided SAW samples showing the path of crack propagation.

Fig. 5-3 Relationship between volume fraction of AF and (a)tensile strength, and (b)Vickers hardness

결론

페이스부와 루트부의 AF 종횡비에 따른 샤르피 흡수에너지 결과를 살펴보면, 20°C에서 시험한 샤르피 충격 시편의 파단면 분석 결과, AF 종횡비에 따라 단위균열 길이가 감소하는 것으로 나타났다. 비율이 높아졌습니다. 13] 이기복 석사학위 논문, 선박용 고강도강 열영향부의 충격인성.

23] 다리녕, Ph.D. Dissertation, Intragranular Nucleation Mechanism and Characteristics of Inoculated Acicular Ferrite in Ti-Destroyed Steels, pp4-32, 서울대학교, (2001).