DP-type과 TRIP-type 냉간압연 판재의 부식거동에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

환경을 보호하고 보존하고자 하는 일환으로서 자동차의 연비 효율을 향상시키고 배기가스의 배출량을 감소하기 위해 범용 철강 제품을 고강도화하여 차체를 경량화 하고자 하는 필요성에 따라 많은 연구 개발이 시도되고 있으며, 그 결과 성형성이 개선된 고강도 냉연 강판에 대한 요구가 매우 빠른 속도로 증가하고 있는 상황이다. 이와 같은 필요성에 부응하여 그 동안 인장강도 60Kg/mm2급 이상 조직강(Dual Phase Steel, 이하 DP 강)이 사용되었으나, 최근 강도 및 연성이 DP 강보다 우수한 변태 유기 소성강(Transformation Induced Plasticity, 이하 TRIP 강)으로 대체하기 위한 연구가 활발히 진행 중에 있다.고장력강은 단상이 아니라 서로 다른 두 개 이상의 상들로 이루어져 있다. 즉, 二相 (Dual Phase, 이하 DP) 鋼인 경우는 연질의 페라이트(Ferrite) 기지금속과 경질의 마르텐사이트(Martensite) 상으로 구성되어 있고, TRIP 鋼은 페라이트 기지금속에 베이나이트(Bainite)와 5% 이상의 잔류 오스테나이트(Austenite) 상으로 구성되어 있다. TRIP 강에 잔류된 오스테나이트상은 프레스 가공 시에 마르텐사이트 상으로 변태할 수 있다.서로 다른 두 개 이상의 상들은 내식성이 서로 다르기 때문에 내식성이 떨어지는 상에서 갈바닉 부식(Galvanic Corrosion)이 발생하여 제품의 내구성이 저하될 것으로 생각된다.본 연구에서는 DP 형과 TRIP 형 냉간압연 판재의 내식성 우위를 평가하기 위해 전기화학적 분극시험과 침지 부식시험을 수행하였고, image analyzer 및 XRD 분석기를 이용하여 각 상들에 대한 부피 분율을 측정하였으며, SEM-EDS을 통해 개재물을 정량 분석하였다. 그리고, 미소 경도기(Nano-Indenter)를 이용하여 양극분극시험 전과 후에 내식성이 가장 취약한 상이 어떤 상인지를 밝히고, 부식 기구에 미치는 상 분율 및 개재물의 영향에 대해 구명 하였다.광학현미경을 통해 미세조직을 관찰하였고, Image Analyzer를 이용하여 각 상들의 부피 분율을 측정하였으며, 특히, X-ray 회절 시험을 행하여 잔류 오스테나이트 부피 분율을 측정하여 Image Analyzer에 의해 측정된 결과 값과 비교하였다.DP 형과 TRIP 형 냉간압연 판재의 내식성 우위를 비교하기 위해 35℃의 3.5wt% NaCl 용액에서의 침지시험, 그리고, 음극 분극 곡선으로부터 부식전류밀도 (Icorr : Corrosion Current Density)를 구하였으며, 양극 타펠 기울기 (βa), 음극 타펠 기울기 (βc) 및 부식 전류 밀도를 이용하여 분극 저항을 구하였다. 동전위 양극분극시험 전과 후에 Nano-indenter를 이용하여 내식성이 가장 취약한 상에 대한 미소 경도를 측정하였다.1) Image analyzer 및 X 선 회절 분석기를 이용하여 각 상들의 부피 분율을 측정한 결과, DP 강의 페라이트 상의 부피 분율은 84.1%이고 마르텐사이트 상(α´)은 15.9%로 측정되었다. TRIP 강의 경우 페라이트 상의부피 분율은 50%이고, 오스테나이트 상(γ)은 15.2%이었으며, 베이나이트 상(αB)은 39.8%로 나타났다.2) 3.5% NaCl 용액에서 분극시험 및 침지시험 결과, TRIP 강이 DP 강보다 내식성이 우수하였다. 특히, DP 강의 분극저항은 858Ω/㎠ 이며, TRIP 강의 경우 1,457 Ω/㎠ 로 측정되어 TRIP 강이 DP 강에 보다 약 1.7배 정도 우수한 공식 저항성을 나타내었다.3) 동전위 양극분극시험 전과 후에 Nano-indenter를 이용하여 내식성이 가장 취약한 상에 대한 미소 경도를 측정한 결과, DP강의 경우는 경질의 마르텐사이트 상(α´)이, TRIP 강 역시 경질의 베인나이트 상(αB)인 것으로 나타났다.4) TRIP 강이 DP 강보다 공식저항성이 우수하였던 이유는, 갈바닉 부식에 미치는 면적 효과 이론에 근거하여 내식성이 취약한 양극의 상인 베이나이트 상 분율이 마르텐사이트 상 분율보다 크기 때문이다.