KR102201443B1 - Trip 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법 - Google Patents

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Abstract

TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법과 관련한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법은 TRIP 강재로부터, 복수 개의 시편용 소재를 마련하는 단계; 상기 복수 개의 시편용 소재에 대하여 각각 상이한 소성 변형율을 적용하여 소성 변형 가공을 실시하여 평가용 시편을 각각 제조하는 단계; 상기 각 평가용 시편에 대하여, 수소를 차징한 후, 저속 인장 시험을 실시하여 연신율 감소율을 측정하고, 연신율 감소율 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 연신율 감소율 데이터를 분석하여, 상기 강재의 소성 변형율 변화에 따른 수소 지연파괴 특성을 평가하는 단계;를 포함한다.

Description

TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법 {EVALUATION METHOD FOR HYDROGEN DELAYED FRACTURE PROPERTIES OF TRIP STEEL}
본 발명은 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 중망간계 잔류 오스테나이트 조직을 포함하는 TRIP 강의 변형으로 인한 상변태가 수소 지연파괴 특성에 미치는 영향을 평가할 수 있는, TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법에 관한 것이다.
현재 자동차 산업에서는 환경 및 연비 규제와 안전기준이 강화됨에 따라 초고강도강의 적용 비율이 지속적으로 증가하고 있다. 특히 최근 고강도 자동차용 소재로 각광을 받고 있는 변태유기소성강(Transformation Induced Plasticity, TRIP 강)은 오스테나이트의 변형유기변태로 인해 강도와 연성이 매우 우수한 강종이다.
한편, TRIP 강은 수소흡수로 인한 지연파괴(delayed fracture)가 문제가 되고 있다. 특히, 변형 중 TRIP 현상에 의한 미세조직 변태에 따라 수소 지연파괴의 발생 가능성 문제가 제기되고 있으나, 이에 대한 적절한 평가법의 부재로 자동차용 소재의 적용에 있어 적부 판단이 어려운 실정이다. 따라서 TRIP 강의 변형에 따른 수소지연파괴 평가방법을 제안하고 자동차용 적용 부품에 적용 가능성을 제시하기 위한 방안이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1927526호(2018.12.11. 공고, 발명의 명칭: 강재 수소지연파괴 시험장치)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 강재 변형으로 인한 상변태가 수소 지연파괴 특성에 미치는 영향을 평가할 수 있는 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 강재 소성 변형시, 상변태 정도에 따른 수소 지연파괴 특성 변화를 정량적으로 평가할 수 있는 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 신뢰성이 우수한 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 강재의 성분 및 미세조직 변화에 따른 수소 지연파괴 특성을 평가할 수 있는 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법은, TRIP 강재로부터, 복수 개의 시편용 소재를 마련하는 단계; 상기 복수 개의 시편용 소재에 대하여 각각 상이한 소성 변형율을 적용하여 소성 변형 가공을 실시하여 평가용 시편을 각각 제조하는 단계; 상기 각 평가용 시편에 대하여, 수소를 차징한 후, 저속 인장 시험을 실시하여 연신율 감소율을 측정하고, 연신율 감소율 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 연신율 감소율 데이터를 분석하여, 상기 강재의 소성 변형율 변화에 따른 수소 지연파괴 특성을 평가하는 단계;를 포함한다.
한 구체예에서 상기 TRIP 강재는 탄소(C) 0.05~0.3 중량%, 실리콘(Si) 0.1~1.0 중량%, 망간(Mn) 4~10 중량%, 인(P) 0 초과 0.1 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.01 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0.01~0.5 중량%, 티타늄(Ti) 0.1~0.5 중량%, 질소(N) 0 초과 0.01 중량% 이하 및 잔량부의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 잔류 오스테나이트 분율이 15 부피% 이상일 수 있다.
한 구체예에서 상기 연신율 감소율 데이터를 획득하는 단계는, 상기 각 평가용 시편을 NaCl 및 NH4SCN을 포함하는 수용액에 침지하고, -5 mA/cm2의 전류를 인가하여 1 시간 동안 수소를 차징하고; 상기 수소 차징된 각 평가용 시편에 대하여, 0.1mm/min의 인장 속도 조건으로 인장 시험을 실시하여, 평가용 시편의 파단 연신율을 측정하고; 그리고 상기 측정된 평가용 시편의 파단 연신율을 이용하여, 하기 식 1에 의해 수소 지연파괴 연신율 감소율을 도출하는 단계;를 포함할 수 있다:
[식 1]
수소 지연파괴 연신율 감소율(%) = [((수소 차징전 평가용 시편의 파단 연신율)-(수소 차징후 평가용 시편의 파단 연신율))/(수소 차징전 평가용 시편의 파단 연신율)] x 100.
본 발명의 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법을 적용시, 강재 변형으로 인한 상변태가 수소 지연파괴 특성에 미치는 영향을 평가할 수 있고, 상변태 정도에 따른 수소 지연 파괴특성의 변화를 정량적으로 평가할 수 있으며, 강재의 성분 변화 및 강재 소성 변형시의 미세조직 변화에 따른, 수소 지연파괴 특성을 평가할 수 있으며, 평가 방법의 신뢰성이 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 시편용 소재를 마련하는 단계를 모식적으로 나타낸 것이다.
도 3(a)는 4점 굽힘 시험기를 나타낸 것이며, 도 3(b)는 2점 굽힘 시험기를 나타낸 것이며, 도 3(c)는 저속 인장 시험기를 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 평가용 시편의 전자후방산란회절(EBSD) 분석 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 저속 인장시험 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 도출된 수소 지연파괴 연신율 감소율 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 대한 비교예 1 및 2에 따른 수소 지연파괴 시험 결과를 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법
본 발명의 하나의 관점은 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법은, (S10) 복수 개의 시편용 소재 마련단계; (S20) 평가용 시편 제조단계; (S30) 연신율 감소율 데이터 획득단계; 및 (S40) 수소지연파괴 특성 평가단계;를 포함한다. 더욱 구체적으로, 상기 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법은 (S10) TRIP 강재로부터, 복수 개의 시편용 소재를 마련하는 단계; (S20) 상기 복수 개의 시편용 소재에 대하여 각각 상이한 소성 변형율을 적용하여 소성 변형 가공을 실시하여 평가용 시편을 각각 제조하는 단계; (S30) 상기 각 평가용 시편에 대하여, 수소를 차징한 후, 저속 인장 시험을 실시하여 연신율 감소율을 측정하고, 연신율 감소율 데이터를 획득하는 단계; 및 (S40) 상기 획득된 연신율 감소율 데이터를 분석하여, 상기 강재의 소성 변형율 변화에 따른 수소 지연파괴 특성을 평가하는 단계;를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
(S10) 복수 개의 시편용 소재 마련단계
상기 단계는 TRIP 강재로부터, 복수 개의 시편용 소재를 마련하는 단계이다.
한 구체예에서 상기 TRIP 강재는 상기 TRIP 강재는 탄소(C) 0.05~0.3 중량%, 실리콘(Si) 0.1~1.0 중량%, 망간(Mn) 4~10 중량%, 인(P) 0 초과 0.1 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.01 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0.01~0.5 중량%, 티타늄(Ti) 0.1~0.5 중량%, 질소(N) 0 초과 0.01 중량% 이하 및 잔량부의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
이하, 상기 TRIP 강재를 구성하는 성분에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
탄소(C)
상기 탄소는 강도 개선에 효과적인 원소이다. 한 구체예에서 상기 탄소는 상기 강재 전체중량에 대하여 0.05~0.3 중량% 포함될 수 있다. 상기 탄소를 0.05 중량% 미만으로 포함시 강도 개선 효과가 미미하며, 상기 탄소를 0.3 중량%를 초과시, 강재의 수소취성 저항성이 저하될 수 있다. 예를 들면 0.07~0.3 중량% 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 0.09~0.3 중량% 포함될 수 있다.
실리콘( Si )
상기 실리콘은 고용강화 원소로서, 강판의 강도 향상에 기여하며, 연성 개선에 유효한 원소이다. 또한, 수소 지연파괴에 의한 균열의 기점이 되는 세멘타이트의 생성을 억제하는 작용도 한다. 한 구체예에서 상기 실리콘은 상기 강재 전체중량에 대하여 0.01~1.0 중량% 포함될 수 있다. 상기 실리콘을 0.01 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 1.0 중량%를 초과시 산화물 형성량이 증가되어 표면 결함 및 기계적 강도 저하를 야기할 수 있다.
망간(Mn)
상기 망간은 냉각 중 잔류 오스테나이트를 확보하고 소입성 및 철강 높은 강화 개선에 효과적인 원소이다. 한 구체예에서 상기 망간은 상기 강재 전체중량에 대하여 4~10 중량% 포함될 수 있다. 상기 망간을 4 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 10 중량%를 초과하여 포함시 편석이 발생하여 조직 불균일성이 증가할 수 있다.
인(P)
상기 인은 입계에 편석됨으로써 입계취성을 촉진시키는 원소이기 때문에 최소화 되어야 하는 것이 바람직하다. 한 구체예에서 상기 인은 상기 강재 전체중량에 대하여 0 초과 0.1 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 인을 0.1 중량% 초과 포함시 입계 취성이 발생할 수 있다.
황(S)
상기 황은 부식 환경에서의 강재로의 수소 흡수를 조장하며, 수소취성에 의한 균열의 기점이 되는 MnS를 같은 황화물을 형성하기 때문에, 최소화되는 것이 바람직하다. 한 구체예에서 상기 황은 상기 강재 전체중량에 대하여 0 초과 0.01 중량% 이하로 포함될 수 있다. 상기 황을 0.01 중량%를 초과하여 포함시 MnS 등의 황화물 형성량이 증가하여, 수소취성 특성이 저하될 수 있다.
알루미늄(Al)
상기 알루미늄은 탈산 작용을 갖는 원소이다.　또한, 내식성 향상 작용과 내수소 취화 특성을 향상시키는 작용을 갖는다. 한 구체예에서 상기 알루미늄은 상기 강재 전체중량에 대하여 0.001~0.5 중량% 포함될 수 있다. 상기 알루미늄을 0.01 중량% 만으로 포함시 그 첨가효과가 미미하며, 0.5 중량%를 초과하여 포함시, 알루미나 등의 개재물에 의한 인성 및 가공성이 열화될 수 있다.
티타늄( Ti )
상기 티타늄은 강재 구조를 수정하고, 탄화물 형성에 의해 내수소취화 특성 향상에 기여한다. 한 구체예에서 상기 티타늄은 상기 강재 전체중량에 대하여 0 초과 0.1 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 티타늄을 0.1 중량% 초과시, 더 이상의 효과 상승이 없을 뿐 아니라, 제조비용이 지나치게 증가할 수 있다. 예를 들면 0 초과 0.1 중량% 이하 포함될 수 있다. 예를 들면 0.003~0.1 중량% 포함될 수 있다. 예를 들면 0.005~0.1 중량% 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 알루미늄 및 티타늄의 합은 상기 강재 전체중량에 대하여 0.1~0.5 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 내식성, 내수소 취화특성이 우수할 수 있다.
질소(N)
상기 질소는 함량이 지나치게 증가하는 경우, 가공성이 열화되며, BN을 형성하는 B(보론)와 결합되어 있기 때문에 그 함량이 최소화 되어야 한다.
한 구체예에서 상기 질소는 상기 강재 전체중량에 대하여 0 초과 0.01 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 질소를 0.01 중량% 초과하여 포함시, 가공성이 저하될 수 있다. 예를 들면 0 초과 0.008 중량% 이하 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 0 초과 0.006 중량% 이하 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 TRIP 강은, 상술한 합금 성분 및 함량을 포함하는 슬라브재를 재가열, 열간압연 및 권취하여 열연강을 제조하고; 상기 열연강을 산세 처리 후, 냉간 압연하여 냉연강을 제조하고; 상기 냉연강을 소둔 열처리하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다. 구체예에서 상기 소둔 열처리 공정에서 오스테나이트를 형성한 후, 냉각 조절을 통하여 상온에서 오스테나이트를 일부 잔류시킬 수 있다. 상기 잔류 오스테나이트는 소성 변형 중에 마르텐사이트로 변태할 수 있다.
한 구체예에서 상기 TRIP 강은 잔류 오스테나이트 분율이 15 부피% 이상일 수 있다. 예를 들면, 상기 TRIP 강은 인장강도(TS) 1000 MPa 이상, 항복강도(YP) 800 MPa 이상, 연신율(El) 15% 이상, 경도(vircus hardness, Hv) 300~400Hv 일 수 있다. 예를 들면, 상기 TRIP 강은 인장강도(TS) 1000~1500 MPa, 항복강도(YP) 800 ~1200 MPa, 연신율(El) 15~35%, 경도(vircus hardness, Hv) 300~400Hv 일 수 있다.
(S20) 평가용 시편 제조단계
상기 단계는 상기 복수 개의 시편용 소재에 대하여 각각 상이한 소성 변형율을 적용하여 소성 변형 가공을 실시하여 평가용 시편을 각각 제조하는 단계이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 시편용 소재를 마련하는 단계를 모식적으로 나타낸 것이다. 상기 도 2(a)와 같이 TRIP 강재(100)로부터, 복수 개의 시편용 소재(10)를 마련하고, 도 2(b)와 같이 시편용 소재를 가공하여, 도 2(c)와 같이 각각 상이한 소성 변형율을 적용하여 소성 변형 가공을 실시하여 평가용 시편(20)을 각각 제조할 수 있다.
(S30) 연신율 감소율 데이터 획득단계
상기 단계는 상기 각 평가용 시편에 대하여, 수소를 차징한 후, 저속 인장 시험을 실시하여 연신율 감소율을 측정하고, 연신율 감소율 데이터를 획득하는 단계이다.
한 구체예에서 상기 연신율 감소율 데이터를 획득하는 단계는, 상기 각 평가용 시편을 NaCl 및 NH4SCN을 포함하는 수용액에 침지하고, -5 mA/cm2의 전류를 인가하여 1 시간 동안 수소를 차징하고; 상기 수소 차징된 각 평가용 시편에 대하여, 0.1mm/min의 인장 속도 조건으로 인장 시험을 실시하여, 평가용 시편의 파단 연신율을 측정하고; 그리고 상기 측정된 평가용 시편의 파단 연신율을 이용하여, 하기 식 1에 의해 수소 지연파괴 연신율 감소율을 도출하는 단계;를 포함할 수 있다:
[식 1]
수소 지연파괴 연신율 감소율(%) = [((수소 차징전 평가용 시편의 파단 연신율)-(수소 차징후 평가용 시편의 파단 연신율))/(수소 차징전 평가용 시편의 파단 연신율)] x 100.
(S40) 수소지연파괴 특성 평가단계
상기 단계는 상기 획득된 연신율 감소율 데이터를 분석하여, 상기 강재의 소성 변형율 변화에 따른 수소 지연파괴 특성을 평가하는 단계이다. 예를 들면, 상기 획득된 연신율 감소율이 증가할수록, 수소 지연파괴 민감성이 높은 것이며, 상기와 같이 소성 변형율 변화에 따른 수소 지연파괴 특성을 정량적으로 평가할 수 있다.
종래 강재의 수소 지연파괴평가는 ASTM G39-99 기준(4점 굽힘 테스트), GM 17508 기준(2점 굽힘 테스트) 및 ISO 16373 기준(slow strain rate tensile test, SSRT) 평가 방법이 있었다. 도 3(a)는 4점 굽힘 시험기를 나타낸 것이며, 도 3(b)는 2점 굽힘 시험기를 나타낸 것이며, 도 3(c)는 저속 인장 시험기를 나타낸 사진이다.
상기 ASTM G39-99 기준(4점 굽힘 테스트) 시험법은 상기 도 3(a)와 같은 4점 굽힘 시험기에 시편(T)을 장착하고, 응력 60~100%의 YP를 인가한 다음, 0.1N HCl 등의 수용액에 침지하여 수소를 차징하고, 시편 표면에 균열이 발생하기 시작한 시간(지연파괴시간)을 측정하는 방법이다. 상기 4점 굽힘 테스트는 정응력(항복점(YP) 이하)의 수소 환경에서 임계 파단 응력을 도출하는데 사용된다.
상기 GM 17508 기준(2점 굽힘 테스트) 시험법은 상기 도 3(b)와 같은 2점 굽힘 시험기에 시편을 장착하고, 60~100%의 항복강도(YP)를 인가하여 L 방향으로 벤딩 가공하여, 24~848 시간 동안 유지 후 스트레인(strain)을 재측정(±1% 범위) 후 시험을 진행하며, 0.1N HCl 수용액에 침지하여 수소를 차징한다. 상기 2점 굽힘 테스트 시험 전후의 pH, 무게 및 두께를 측정하고(최고 스트레인 부에서 최소 3점의 평균), 0.1N HCl 수용액 등에 침지하여 평가할 수 있다.
상기 ISO 16373 기준(slow strain rate tensile test, SSRT) 시험법은 시편에 수소를 차징한 다음, 도 3(c)과 같은 저속인장 시험기에서 저속 인장시험을 실시하는 방법이다.
그러나 이러한 종래 수소지연파괴 평가법의 경우, 강의 기본적인 미세조직 조건에서 수소지연파괴 평가를 실시하는 것으로, 강의 변형시 상변태 특성에 의한 영향성을 고려하지 않았다. 따라서, TRIP 강판의 상변태 변형 특성을 통한 수소지연파괴 평가법의 부재에 따른 적정 평가법 개발이 필요한 상황이다.
반면 본 발명의 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법을 적용시, 강재 변형으로 인한 상변태가 수소 지연파괴 특성에 미치는 영향을 평가할 수 있고, 상변태 정도에 따른 수소 지연 파괴특성의 변화를 정량적으로 평가할 수 있으며, 강재의 성분 변화 및 강재 소성 변형시의 미세조직 변화에 따른, 수소 지연파괴 특성을 평가할 수 있으며, 평가 방법의 신뢰성이 우수할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 및 비교예
실시예
탄소(C) 0.05~0.3 중량%, 실리콘(Si) 0.1~1.0 중량%, 망간(Mn) 4~10 중량%, 인(P) 0 초과 0.1 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.01 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0.01~0.5 중량%, 티타늄(Ti) 0.1~0.5 중량%, 질소(N) 0 초과 0.01 중량% 이하 및 잔량부의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브재를 재가열, 열간압연 및 권취하여 열연강을 제조하고; 상기 열연강을 산세 처리 후, 냉간 압연하여 냉연강을 제조하고; 상기 냉연강을 소둔 열처리하는 단계;를 포함하여, 잔류 오스테나이트 분율이 15 부피% 이상이고, 인장강도(TS) 1000~1500 MPa, 항복강도(YP) 800~1200 MPa, 연신율(El) 15~35%, 경도(vircus hardness, Hv) 300~400Hv인 TRIP 강재를 준비하였다.
상기 TRIP 강재로부터 복수 개의 시편용 소재를 마련하고, 상기 시편용 소재에 대하여 각각 상이한 소성 변형율(0%, 5%, 8%, 14%)을 적용하여, 소성 변형 가공을 실시하여 평가용 시편을 각각 제조하였다. 상기 각 평가용 시편의 미세조직을 전자후방산란회절((EBSD, Electron Backscatter Diffraction, EBSD) 분석한 결과를 하기 도 4에 나타내었다.
상기 각 평가용 시편을 NaCl 및 NH4SCN을 포함하는 수용액에 침지하고, -5 m A/cm2의 전류를 인가하여 1 시간 동안 수소를 차징하고; 상기 수소 차징된 각 평가용 시편에 대하여, 0.1mm/min의 인장 속도 조건으로 인장 시험을 실시하여, 평가용 시편의 파단 연신율을 측정하고; 그리고 상기 측정된 평가용 시편의 파단 연신율을 이용하여, 하기 식 1에 의해 수소 지연파괴 연신율 감소율을 도출하여, 데이터를 획득하였다. 그 다음에, 상기 획득된 연신율 감소율 데이터를 분석하여, 상기 강재의 소성 변형율 변화에 따른 수소 지연파괴 특성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1, 도 5 및 도 6에 나타내었다:
[식 1]
수소 지연파괴 연신율 감소율(%) = [((수소 차징전 평가용 시편의 파단 연신율)-(수소 차징후 평가용 시편의 파단 연신율))/(수소 차징전 평가용 시편의 파단 연신율)] x 100.
비교예 1
상기 실시예와 동일한 조건으로 제조된 평가용 시편에 대하여 GM 17508 기준(2점 굽힘 테스트) 시험법을 적용하였다. 구체적으로 0.1N HCl 수용액에 120시간 침지하고, YP 100% 인가 조건에서 시편 파단 여부를 관찰하여, 수소 지연파괴 특성을 평가하여 하기 표 1에 그 결과를 나타내었다.
비교예 2
상기 실시예와 동일한 조건으로 제조된 평가용 시편에 대하여 ASTM G39-99 기준(4점 굽힘 테스트) 시험법을 적용하였다. 구체적으로 0.1N HCl 수용액에 300시간 침지하고, YP 100% 인가 조건에서 시편 파단 여부를 관찰하여, 수소 지연파괴 특성을 평가하여 하기 표 1에 그 결과를 나타내었다.
비교예 3
상기 실시예와 동일한 방법으로 진행하되, 소성 변형율별 평가용 시편의 탄성구간(YP) 이하에서의 파단 여부를 관찰하여 하기 표 1에 그 결과를 나타내었다.
Figure 112019052273261-pat00001
상기 표 1의 결과를 참조하면, 본 발명의 실시예의 경우 소성 변형률 증가에 따라 수소 취성 민감성이 증가하였으나, 종래 수소지연파괴 평가방법을 적용한 비교예 1~3의 경우, 소성 변형률 증가에 따른 평가용 시편의 파단이 발생하지 않아, TRIP 강재의 소성 변형시 상변태 특성에 의한 수소 취성 민감성을 확인할 수 없음을 알 수 있었다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 평가용 시편의 전자후방산란회절(EBSD) 분석 사진이다. 상기 도 4를 참조하면, 소성 변형률 증가에 따라 잔류 오스테나이트 미세조직이 마르텐사이트로 변태가 발생하였음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 저속 인장시험 측정 결과를 나타낸 그래프이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 도출된 수소 지연파괴 연신율 감소율 결과를 나타낸 그래프이다. 상기 도 5 및 도 6의 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 수소 지연파괴 특성 평가방법을 적용시, 소성 변형률이 증가할수록, 수소 지연파괴 연신율 감소율이 증가하였으며, 이를 통해 수소 취성 민감성이 증가하는 경향이 있으며, 수소 취성 민감성의 정량적인 평가 또한 가능한 것을 알 수 있었다.
도 7은 본 발명에 대한 비교예 1 및 2(수용액 침지후 120 시간 경과시점)에 따른 수소 지연파괴 시험 결과를 나타낸 사진이다. 상기 도 7을 참조하면, 종래 수소지연파괴 평가방법을 적용한 비교예 1 및 2의 경우, 소성 변형률 증가에 따른 평가용 시편의 파단이 발생하지 않아, TRIP 강재의 소성 변형시 상변태 특성에 의한 수소 취성 민감성을 확인할 수 없음을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
10: 시편용 소재 20: 평가용 시편
100: TRIP 강재

Claims (3)

  1. TRIP 강재로부터, 복수 개의 시편용 소재를 마련하는 단계;
    상기 복수 개의 시편용 소재에 대하여 각각 상이한 소성 변형율을 적용하여 소성 변형 가공을 실시하여 평가용 시편을 각각 제조하는 단계;
    상기 각 평가용 시편에 대하여, 수소를 차징한 후, 저속 인장 시험을 실시하여 연신율 감소율을 측정하고, 연신율 감소율 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 연신율 감소율 데이터를 분석하여, 상기 강재의 소성 변형율 변화에 따른 수소 지연파괴 특성을 평가하는 단계;를 포함하며,
    상기 연신율 감소율 데이터를 획득하는 단계는, 상기 각 평가용 시편을 NaCl 및 NH4SCN을 포함하는 수용액에 침지하고, -5 mA/cm2의 전류를 인가하여 1 시간 동안 수소를 차징하고;
    상기 수소 차징된 각 평가용 시편에 대하여, 0.1mm/min의 인장 속도 조건으로 인장 시험을 실시하여, 평가용 시편의 파단 연신율을 측정하고; 그리고
    상기 측정된 평가용 시편의 파단 연신율을 이용하여, 하기 식 1에 의해 수소 지연파괴 연신율 감소율을 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법:
    [식 1]
    수소 지연파괴 연신율 감소율(%) = [((수소 차징전 평가용 시편의 파단 연신율)-(수소 차징후 평가용 시편의 파단 연신율))/(수소 차징전 평가용 시편의 파단 연신율)] x 100.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 TRIP 강재는 탄소(C) 0.05~0.3 중량%, 실리콘(Si) 0.1~1.0 중량%, 망간(Mn) 4~10 중량%, 인(P) 0 초과 0.1 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.01 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0.01~0.5 중량%, 티타늄(Ti) 0.1~0.5 중량%, 질소(N) 0 초과 0.01 중량% 이하 및 잔량부의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며,
    잔류 오스테나이트 분율이 15 부피% 이상인 것을 특징으로 하는 TRIP 강의 수소 지연파괴 특성 평가방법.
  3. 삭제
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