KR20060024665A - 중 또는 고 탄소강과 스테인레스 강을 용접하는 방법 - Google Patents

중 또는 고 탄소강과 스테인레스 강을 용접하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중 또는 고 탄소강과 스테인레스 강을 용접하는 방법에 관련된 것으로서, 탄소강과 스테인레스 강을 전자빔 용접에 의해서 결합하기 전에, 상기 탄소강의 표면위에 마르텐사이트가 형성되는 것을 방지하기 위하여, 먼저 상기 탄소강의 표면으로부터 탈탄 과정을 통해서 탄소를 제거한다.
탄소강, 스테인레스, 전자빔 용접

Description

중 또는 고 탄소강과 스테인레스 강을 용접하는 방법 {Method for welding medium or high carbon steel and stainless steel}
본 발명은 첨부된 도면을 참조함으로써 보다 잘 이해될 것이고, 상기 도면은:
도 1은 본발명에 따른 상기 방법의 흐름도이다.
도 2(a)는 본 발명의 탈탄 과정후의 중 또는 고 탄소강의 횡단면도이다.
도 2(b)는 탈탄 과정 후의, 탄소 함량과 중 또는 고 탄소강의 깊이 사이 관계를 나타낸다.
도 3은 탈탄 과정 전의 중 또는 고 탄소 강의 조직도이다.
도 4는 탈탄 과정 후의 중 또는 고 탄소 강의 조직도이다.
도 5는 강 재료의 용접부의 경도 및 잔류 응력 사이의 관계를 나타낸다.
본 발명은 중 또는 고 탄소강과 스테인레스 강을 용접하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의해 상기 탄소강의 표면위에 마르텐사이트가 형성되는 것을 방지 하여, 전자빔 용접후에 균열이 발생하지 않도록, 탄소강과 스테인레스 강이 상기 전자빔 용접에 의해서 결합되기 전에, 먼저 탈탄과정을 통해서 상기 탄소강의 표면으로부터 탄소가 제거된다.
스테인레스 강은 뛰어난 내 부식성을 갖고 있는데, 상기 내 부식성은 주로 Cr(Chromium)성분에 기인한다. 크롬뿐만아니라, 니켈(Ni) 및 몰리브덴(Mo)도 스테인레스 강의 일반적인 성분이며, 니켈을 성분중 하나로 가지게 되면, 스테인레스 강의 전성 및 성형성이 향상된다.
스테인레스 강을 조직에 따라서 분류하면, 스테인레스 강의 세가지 주요한 형태로, 마르텐사이트형, 페라이트형, 및 오스텐나이트형이 있다. 그리고, 탄소강을 탄소성분의 비율에 따라서 나누면, 저 탄소강, 중 탄소강, 고 탄소강이 있다.
일반적으로 말해서, 용접에는 아크 용접, 가스 용접, 및 저항 용접의 세가지 주요한 형태가 있다. 그리고 용접의 다양한 형태중에서, 전자빔 용접은 전자들의 집중된 흐름이 빠른 속도로 작업물에 충돌하여 작업물을 용융시키는 방법이다.
중 탄소강 및 고 탄소강은 탄소 함유 비율이 높고 전자빔 용접이 진공상태에서 급 가열 및 급 냉각 작업으로 이루어지기 때문에, 경도가 높고 응력이 상당히 집중되는 마르텐사이트 조직이 형성되어, 중 또는 고 탄소강과 스테인레스 강을 전자빔 용접할 경우, 이음매에 균열이 발생하게된다.
그러므로, 종래에는 전자빔 용접은 중 또는 고 탄소강과 스테인레스 강을 용접하는 경우에는 적용되지 않았다.
강 재료의 용접부의 경도와 잔류 응력사이의 관계를 나태내는 도 5를 참조하 면, 강 재료가 함유하는 탄소 성분의 비율이 높아질수록, 용접후 상기 강재료의 용접부에 균열이 생길 가능성이 더 높아진다. 그리고 강 재료가 함유하는 탄소 성분의 비율이 낮아 질수록, 상기 강재료의 용접부에 균열이 발생할 가능성은 더 적어진다.
본 발명의 주된 목적은, 상기 문제점을 극복하기 위한, 중 또는 고 탄소강과 스테인레스 강을 용접하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 방법은 탈탄 과정 및 전자빔 용접 과정을 포함한다. 중 또는 고 탄소강과 스테인레스강을 전자빔 용접에 의해서 결합하기 전에, 먼저 상기 중 또는 고 탄소강의 표면으로부터 탈탄 과정을 통해서 탄소를 제거한다; 이렇게 해서, 전자빔 용접 과정중, 상기 중 또는 고 탄소강의 표면위에 마르텐사이트가 형성되는 것을 방지한다.
도 1를 참조 하여, 중 또는 고 탄소강과 스테인레스 강을 용접하는 방법의 바람직한 실시예는:
(1) 탄소를 중 또는 고 탄소강 작업물의 표면으로부터 제거할 수 있도록, 중 또는 고 탄소강 작업물을 가열하고, 가스를 그 위로 공급하는 탈탄단계; 상기 가스 는 예를 들면, 공기, 증기 및 CO2(이산화탄소)등과 같은 산화성 기체 또는 예를 들면 H2와 같은 환원성 기체이거나 산화성 기체와 환원성 기체의 혼합물일 수 있다.
(2)상기 탈탄 단계를 마무리 하는 단계.
(3)상기 중 또는 고 탄소강 작업물과 스테인레스 강을 전자빔 용접에 의해서 결합하는 단계; 및
(4)상기 전자빔 용접 단계를 마무리 하는 단계를 포함한다.
상기 탈탄 과정에서, 높은 탄소 함량을 가지고 있는 중 또는 고 탄소강 표면 위의 철 및 탄소는, 상기 강이 가열될 때, 산화되고 결과적으로 표면상의 상기 탄소는 줄어든다. 상기 탄소가 상기 강의 표면으로 이동하여 공기와 결합해서 CO, CO2, 및 CH4가 되어 공기속으로 빠져나갈 때 뿐만 아니라, O2(산소)가 상기 중 또는 고 탄소강속으로 이동할 때에도 산화는 일어난다. 그리고 온도가 증가하고 시간이 경과함에 따라, 상기 산화막의 두께 및 탄소가 탈탄화된 층의 두께는 증가한다.
탈탄화 과정후의 중(고) 탄소강의 횡 단면도인 도 2(a)를 참고하면, 상기 강은 표면위에 산화막(1)이 형성되어 있고, 소량의 산소가 상기 강에 용해된다. 탈탄 과정 후의, 상기 탄소 함량과 중 또는 고 탄소강의 깊이 사이 관계를 나타내는 도 2(b)를 참고하면, 탄소는 상기 강의 보다 깊은 부분의 내부에 균일하게 분포되어 있다. 그리고 상기 강의 표면에 가까워 질수록, 탄소 함량은 낮아지게 된다. 그리고 상기 산화막(1)과 접촉하는 상기 강의 부위에는 거의 탄소가 존재하지 않는다.
게다가, 탈탄과정 전 및 후의 중(고) 탄소강의 조직을 각각 나타내는 도 3 및 도 4를 참고하면, 상기 탈탄과정 전 및 후에, 탄소의 함량이 상당히 다르다는 것을 쉽게 알 수 있다.
상기한 바로부터, 탈탄과정을 포함하는 본발명의 방법은, 진공상태에서 급가열 및 급 냉각 작업으로 이루어지는 전자빔 용접을 상기 중 또는 고 탄소강을 결합하기 위해 사용할 때, 마르텐사이트가 상기 중 또는 고 탄소강 위에 형성되는 것을 막을 수 있다. 결과적으로 용접 이음매에 균열이 발생하는 것을 막을 수 있다.

Claims (1)

  1. 중 또는 고 탄소강의 표면으로부터 탄소를 제거하는 탈탄 단계;및
    상기 중 또는 고 탄소강과 스테인레스 강을 결합하는 전자빔 용접 단계를 포함하여, 마르텐사이트 조직이 생기는 것을 방지하는 중 또는 고 탄소강과 스테인레스 강을 용접하는 방법.
KR1020040073490A 2004-09-14 2004-09-14 중 또는 고 탄소강과 스테인레스 강을 용접하는 방법 KR20060024665A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200027476A (ko) * 2017-06-30 2020-03-12 아뻬랑 마르텐사이트계 스테인레스 강판의 스폿 용접 방법

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