오스테나이트계 경량철강의 절삭가공성 향상에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는S 첨가와 시효 열처리가 오스테나이트계 경량철강의 기계적 특성 및 절삭가공성에 미치는 여향에 대하여 조사하였다. Fe-22Mn-8Al-0.02Nb 합금계를 기준으로 S 함량을 0.0048wt.% 에서 0.0494 wt.%까지 달리 첨가한 세 개의 합금으로 제조하였고, 추가 실험을 위해 550 oC에서 6시간 동안 시효열처리를 진행하였다. S 함량이 증가함에 따라 MnS 개재물의 수와 크기 및 분율은 증가하였다. 기계적 특성 평가 결과 S 함량에 관계없이 인장특성 및 브리넬 경도 값은 거의 변화가 없는 반면, 충격흡수에너지는S 함량이 증가함에 따라 감소하였다. MnS 개재물은 균열 형성 및 전파를 촉진시켜 절삭가공성을 개선시키는 결과를 가져왔다. 하지만, 시효 열처리 후 항복강도, 인장강도 및 브리넬 경도는 증가하였고, 연신율과 충격흡수에너지는 결정립 내와 결정립계에 석출된 k-carbide에 의해 감소되었다. 또한 석출된k-carbide에 의해공구마모가 크게 증가하고 절삭거리가 감소하였다. 따라서 경량철강의 절삭가공성은 MnS 개재물의 형성에 의해 향상될 수 있지만, 시효 열처리 후에는 절삭가공성이 크게 저하되는 것을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The effects of S content and aging heat treatment on the mechanical properties and machinability of austenitic lightweight steel(LWS) was investigated. Three alloys were prepared with different amounts of S contents from 0.0048wt.% to 0.0494wt.% based on the Fe-22Mn-8Al-0.02Nb, and aged at 550 oC for 6 hours for further experiments. The number, diameter and fraction of MnS inclusions increased, as the S contents increased. The tensile properties and hardness hardly changed regardless of the S content, while absorbed energy decreased as the S content increased. MnS inclusions improved machinability by promoting crack formation and propagation. However, after aged, yield strength, tensile strength, and hardness increased, and elongation and absorbed energy were decreased by k-carbide precipitated. In addition, the tool wear greatly increased and the cutting distance decreased due to the precipitated k-carbide. Therefore, it was confirmed that the machinability of LWS can be improved by the formation of MnS inclusions, but the machinability is greatly reduced after aged.

목차 (Table of Contents)

• <목차>
• I. 서론 １
• II. 이론적배경 ７
• 2.1 Fe-Mn-Al-C계경량철강의개요 ７
• 2.1.1 시효열처리를통한k-carbide 석출효과 ７
• 2.1.2 인장및충격특성 １３
• 2.1.3 가공경화 ２０
• 2.2 절삭가공성(machinability)２６
• 2.2.1 오스테나이트계경량철강의절삭특성 ２６
• 2.2.2 공구마모 ２９
• III. 실험방법 ３３
• 3.1 합금제조및열처리조건 ３３
• 3.2 미세조직관찰 ３５
• 3.3 물리적특성평가 ３６
• 3.4 열적특성평가 ３６
• 3.5 절삭가공성평가 ３７
• IV. 결과및고찰 ３９
• 4.1 첨가합금및열처리조건에따른미세조직분석 ３９
• 4.1.1 온도와합금성분에따른평형상분율 ３９
• 4.1.2 첨가합금및시효열처리에따른미세조직 (OM, SEM) ４１
• 4.1.3 첨가합금및시효열처리에따른미세조직 (TEM)４７
• 4.2 기계적특성평가 ５０
• 4.2.1 균질화열처리후상온기계적특성평가 ５０
• 4.2.2 시효열처리후상온상온기계적특성평가 ５６
• 4.3 첨가합금및k-carbide 석출이절삭가공성에미치는영향 ５８
• 4.3.1 비금속개재물과절삭가공성간의상관관계 ５８
• 4.3.2 균질화열처리소재의공구마모평가결과 ６０
• 4.3.3 시효열처리소재의공구마모평가결과 ６４
• V. 결론 ６８
• 참고문헌 ７１
• Abstract ７８
• 감사의글 ８０