DBPIA-NURIMEDIA

Transcription

1 19 특집 : 최근자동차용강재개발동향및용접기술 중장비용열연고강도강개발동향및용접성 Recent Development and Welding Properties of High Strength Hot Rolled s for Lifting, Handling and Transport Equipments Young-Roc Im, Chang-Hoon Lee, Jung-Chul Lee and Hong-Chul Jeong 1. 서론 중장비는굴삭기, 크레인등건설기계부문과트럭, 트레일러등운송장비부문으로대별할수있다. 세계건설기계산업의규모는 7년기준으로조선산업의 1.7 배에달하며, 지속적인성장세가유지되어왔다. 국내중장비산업은수출지향형으로서세계시장으로의점유율확대여지가크며, 현재로서는연간약 5만톤의강재가국내중장비산업부문에사용되는것으로파악되고있다. 중장비용으로는주로후판및열연소재가사용되며, 소재의두께는얇게는 2mm에서부터 5mm 이상두께의후물까지다양하게사용되고있다. 본기고문에서는주로중장비용열연소재에집중하여전형적으로 3mm 에서 18mm의두께를갖고권취공정을통해생산되는중장비용고강도열연소재에대해살펴보도록하겠다. 열연소재중후물은두께측면에서후판재와경합하게되는데, 후판소재의장점은광폭이며재질이방성이적고열처리프로세스가정립되어있어초고강도재의제조에도용이하다는점이다. 반면열연소재는생산성과경제성측면에서장점이있으며, 고속연속압연공정을통해생산되어결정립미세화에유리하고가격대성능비가뛰어난특징이있다. 국내의중장비용고강도열연재는주로 Ti, Nb 등미량합금원소가첨가된 micro-alloyed 강을 TMCP 방식으로제조하고있는데, 열연제조시의압연및권취능력, 또한레벨링등열연후공정의능력에의해일차적으로제조가능한두께와강도범위가제한되고있다. 야금학적으로는석출경화형합금으로달성가능한강도의상한과충격특성과의균형측면에서두께및강도수준이제한된다고할수있겠는데, 현재생산되는국내중장비용고강도열연재의대표적인최고수준은두께 3~1mm 인 TMCP 형항복강도 7MPa급소재이다. 현재보다 고강도열연소재를생산하기위한 DQ(direct quenching) 공정이나열연후열처리 (RQ, reheating and quenching) 공정은국내에서는아직활발하게적용되고있지않다. 유럽의고강도열연소재특수압연밀의경우권취이전런아우트테이블에서의급냉을통해강도를얻는열연 DQ 공정을통해 YS 1MPa 급혹은 HB5 급소재까지상업적인생산을하고있다. 또한유럽의대표적인고강도강제조업체인 SSAB 사의경우열연소재를전단후후판열처리공정에투입함으로써 YS 12MPa급의초고강도소재까지생산하고있으며, 후판소재로서는 YS 1MPa 급까지양산하고있다. 한편이처럼후열처리공정을추가로실시하는경우추가공정에따른원가상승을부담해야하나최종열처리에서요구되는특성을얻는만큼앞서의압연공정에서는열연의최대두께-폭수준까지도비교적용이하게제조가가능하다. 현재국내열연소재의최대두께수준은대략 25mm 안팎이며, 열처리공정을적용할경우이론적으로는이러한후물영역까지열연공정을이용한고강도강의생산이가능하다. 최근유가상승과배기가스제한등환경규제에따라중장비경량화는매우중요한설계요소가되고있으며, 뛰어난품질의고강도열연소재개발은중장비산업경쟁력의원천이될수있을것으로판단된다. 이후의내용에서는먼저중장비용철강재시장상황을살펴보고, 중장비용고강도재의구분및개발현황, 야금학적원리, 그리고용접성에대해차례대로살펴보기로하겠다. 2. 중장비산업및중장비용강재시장동향 중장비산업의특징은자본집약적이고규모의경제가요구되는산업이며부가가치가높고관련산업에대한파급효과가매우큰국가기간산업이다. 또한소재및 大韓熔接 接合學會誌第 27 卷第 2 號, 29 年 4 月 137

2 2 부품으로부터완성제품까지기계산업의전반적인기술이요구되며, 시장의신뢰성확보및보증을위한장기적인신뢰성구축에도상당한기간을요구하는산업이기도하다. 중장비산업의시대별발전을살펴보면그태동은 197 년대에서부터시작되었으며, 198 년대에는생산성및가동효율을중심으로연비향상을위한노력이이루어졌다. 199 년대에는안락성과쾌적성을목표로한발전이이루어졌으며승용자동차의눈부신발전이이루어진 2 년대이후에본격적인고도기술의개발과접목이이루어지기시작하였다. 2 년대에는 199 년대부터추진되어온안락성과쾌적성과더불어환경규제에대응하기위한다각적인노력이이루어지기시작하였다. 21 년에는화석연료를사용하는중형급장비의동력원을하이브리드형식으로개발하고현재의엔진효율을향상시키는목표를갖고있으며, 전동식장비에사용하는배터리의효율과용량을향상시켜소형제품을중형제품으로확대하는개발을하고있으며, 초경량제품의개발을가능하게하는소재의개발또한꾸준히진행되고있다. 중장비산업은년간 1천만톤이상의강재다소비산업으로서, 중국과인도등소위 BRICs 를중심으로한사회간접기반시설건설수요증가및자원개발확대로인해그수요가지속적으로증가하여 215 년에는 15 백만톤이상이사용될것으로전망된다. 한편, 최근배기가스규제강화, 장비대형화및에너지효율향상증대로인해중장비부문에의고강도강적용요구가증가하고있는상황이다. 예를들어, 콘크리트펌프트럭, 크레인같은중장비는작업반경의차이가장비의최고경쟁력으로꼽고있다. 이러한요구사항을받아들여 SSAB( 스웨덴 ) 사는항복강도 1, (Weldox1) 의 Boom 을개발하여콘크리트펌프카및크레인의붐등에적용하고있다. 자동차보다기술개발속도가늦어왔던트레일러부문또한최근일반강으로제조되어오던프레임을 YS 7MPa 급고강도강으로대체함으로써 35% 이상의경량화를이루었고, 유류비절감뿐아니라적재량증가 에따른물류비감소와 CO 2 배출량까지줄일수있어 1석 3조의기대효과를거두었다. 주로굴삭기버켓과트럭적재함에사용되는내마모강역시내구성향상및경량화요구로인해고내마모강요구가증가되어, 브리넬경도 6 수준의강재까지개발되어상용화되고있으며, 적재함에사용되는내마모강은차체경량화및내구성향상을동시에만족시키기위하여브리넬경도 45 의 4mm 두께박물내마모강을사용하고있다. 친환경정책에따른규제강화및제품경쟁력향상을위하여일반강수요는점차줄어들고고강도강및내마모강의수요는지속적으로증가할것으로전망되며, 향후중장비시장의선점을위해서는시장에서요구하는강재개발을누가먼저이루어내는가가가장중요한관건이될것으로보여진다. 3. 중장비용열연고강도강의구분및개발현황 3.1 TMCP형열연고강도소재개발현황 중장비용소재는용도에따라다음표 1과같이대별할수있다. 그중열연소재가가장널리사용되는부문은냉간성형고강도강부문으로서, TMCP 공정을통해생산한페라이트기지의강재가사용되고있다. 이러한냉간성형고강도강은주로상용차프레임이나박물붐암류에사용되는데, 강도, 용접성, 성형성등여러가지특성의균형이잘잡혀있는소재라할수있다. 냉간성형고강도강의강도는결정립미세화와 microalloying 원소첨가에따른석출경화를통해얻고있는데, 그강도의상한은현재대략 YS 7MPa 수준이며두께는 3~1mm의범위로주로생산되고있다. 냉간성형고강도강으로는 SSAB 사의 DomexMC, RUUKKI 의 OptimMC, 그리고국내의경우 POSCO 의 ATOS 시리즈가대표적이며, TMCP 공정으로는모두 YS 7MPa급까지가그개발상한이다. SSAB사의경우 TMCP 압연후 DQ 냉각공정을더하여 YS 9, 96MPa급열연소재를개발하였으나, 냉간성형 Table 1 중장비용소재의주요용도와특징 구분 주요물성 고강도성형성내마모성용접성내식성 미세조직제저공장강화기구 냉간성형고강도강 Ferritic HR 석출, 미세립 내마모강 Martensitic DQ / RQ 저온조직 용접특화초고강도강 Martensitic DQ / RQ+1 저온조직 내후성 / 내해수강 Ferritic HR 석출, 미세립 138 Journal of KWJS, Vol. 27, No. 2, April, 29

3 중장비용열연고강도강개발동향및용접성 21 성면에서 YS 7MPa 급과차이가뚜렷하여이들소재는 DQ형열연고강도소재로구분해야할것으로생각된다. 중장비용열연소재제조사로서특화되어인지도와기술적인면에서가장차별화된 SSAB 사의경우항복강도 5MPa 간격으로냉간성형고강도강을 Lineup하고있으며, 고객지원기술의수준또한높다. 국내철강사중 POSCO 의경우 YS 7MPa 을초과하는등급의 TMCP 형열연소재의개발과함께기존강도수준소재의후물화를함께추진하고있다. YS 7MPa 급 ATOS8 의경우최대 14t 까지후물화가이루어졌으며, YS 6MPa 급소재의경우최대두께 18t, 최대폭 18mm 를목표로한개발이진행되고있다. 한편열연고강도강은내후성, 내해수성등내식부문에도사용되고있는데, 국내열연내후성강의경우 YS 7MPa급까지개발되어있으며내해수강의경우에도고강도강의개발과사용이추진되고있다. 이러한고강도내해수강은항만 / 해양구조물의경량화, 장수명화에기여함으로써그경제적가치를갖게된다. 3.2 DQ 혹은 RQ 형열연고강도소재개발현황 YS 7MPa 급이상의강도가요구될경우베이나이트혹은마르텐사이트의저온변태조직분율을높여서강도를얻는것이보통이며, 열연권취이전의런아우트테이블냉각중에급냉하여강도를부여하는 DQ (direct quenching) 방식과열연코일혹은전단재를대상으로추가열처리를실시하는 RQ(reheating and quenching) 방식이널리채택되고있다. DQ 방식을채택할경우 TMCP 압연을통해한층높은강도를얻을수있으며, 결정립미세화를통해충격특성의개선도기대할수있다. RQ 혹은 RQ+ 템퍼링방식은후판압연재의후열처리에많이사용되고있으며, 표 1의내마모강과용접특화초고강도강은전형적으로는이와같은후판후열처리공정을통해제조되는소재로볼수있다. 하지만근래유럽의열연밀들을중심으로 DQ 방식으로내마모강과초고강도강을제조하는기술이활발히개발되어왔으며, 그중 RUUKKI 사의경우 HB4~HB5 급의내마모강 (RAEX) 과, 최대 YS 1MPa 급의초고강도강 (OptimQC) 을열연 DQ 공정으로제조하고있다. 또한 Salzgitter 및 VAI 사의경우에도 DQ 공정을적극활용하고있으며, VAI 사의경우 YS 1MPa 급의고강도강 ALFORM 1M 을제조하고있는것으로파악되고있다. 다만이러한열연 DQ 공정의경우권취와형상교정의어려 움으로인해두께와폭에제한이있게되며, 이에반하여 RQ 공정을적용할경우열연소재의최대폭-두께수준내에서좀더넓은영역까지활용이가능할것으로판단된다. 무엇보다최고의강도수준은 RQ 등후열처리공정을통해얻을수있으며, SSAB 후판열처리소재의경우최대 YS 1MPa 급의초고강도강 (Weldox) 과 HB6 급의내마모강 (Hardox) 이 RQ 혹은 RQT 공정을통해제조되고있다. 국내 POSCO 사의경우 RQ 혹은 RQT 공정이후판압연재에대해활용되어내마모강의경우 HB4 급 ( 경도하한에대한기준이지역별로달라 POS-AR36 이 EU의경우 HB4 급에해당됨 ), 초고강도강의경우 YS 9MPa 급까지가개발되어있다. 4. 중장비용열연고강도강의야금학 앞장에서언급되었듯이, 현재중장비용고강도열연재는주로 TMCP 방법으로생산되는 Ti, Nb, V 등의합금원소가첨가된 microalloyed 석출강화강과열간압연후권취전 ROT 구간에서의급냉을통해생산되는 DQ강으로나눌수있다. 본장에서는상기두고강도강의기본적인야금학적특성에대해간단히살펴보도록하겠다. 4.1 석출강화강 재가열온도의영향통상열연재의제조공정은제강-연주를통해만들어진슬라브의재가열로부터시작된다. 슬라브를 1 이상의고온에서재가열하여조압연 (roughing mill) 과마무리압연 (finishing mill) 을거쳐고객의주문사이즈 ( 폭 * 너비 ) 로압연된후, 냉각및코일링단계를거쳐열연재로제조된다. 슬라브의재가열시, 슬라브내부의연주중생성된 Ti, Nb, V의탄질화물의재용해는재가열온도, microalloy 합금원소량, 탄소량, 질소량에영향을받는다. 이러한탄질화물의재용해와재가열온도, Ti, Nb, V첨가량, C, N 함량과의관계는많은연구자들에의해연구가있었는데, 가장대표적으로사용되고있는것이 K.J. Irvine 등 1) 의용해도곱의식이며, 그식은다음과같다. 위의관계식으로부터 Ti, Nb 등석출물형성원소의함량이증가하면이들원소의충분한고용을위해재가 大韓熔接 接合學會誌第 27 卷第 2 號, 29 年 4 月 139

4 22 열온도를높여야함을알수있다. 또한 Ti, Nb 등 microalloying 합금원소뿐만아니라, C 및 N의함량에따라서도재용해를위한재가열온도가달라지는것을확인할수있다. 따라서 microalloying 합금원소가첨가된강은가급적높은온도에서재가열을하여연주중생성되어슬라브내에존재하는조대한 Ti, Nb, V 등의탄질화물을재용해시킴으로써조압연및마무리압연시탄질화물의석출을통한오스테나이트결정립미세화와오스테나이트 페라이트변태시석출되는미세탄질화물또는페라이트에서석출되는미세탄질화물에의한석출강화를극대화할수있다. 역에서생성된조대석출물의약 nm 이상의크기를가지며, (b) 상대적으로온도가낮은미재결정영역에서압하에의해생성된석출물의크기는약 2~ 5nm 정도이고, (c) 고온의페라이트영역에서생성된석출물은약 1~2nm 정도이고, (d) 마지막으로코일링이후생성된석출물의크기는 3~1nm 정도라고보고하였으며, 또한석출물의크기를고려하였을때, (b) 와 (c) 석출물이오스테나이트-페라이트상변태계면에서생성된것으로판단된다고보고하였다. 4.2 DQ강 결정립미세화 Ti, Nb, V 첨가강에서의오스테나이트결정립미세화와관련된연구는오랫동안진행되어왔다. 특히 Nb 첨가강의결정립미세화및재결정관련한연구는지금까지계속진행되고있다. 대부분의 microalloying 합금원소는슬라브재가열을통해용해상태로존재한다. 슬라브온도가낮아지면서열간압연중탄질화물의석출이일어난다. 이러한미세석출물은오스테나이트결정립성장을방해한다. 그리고, 이석출물은온도가더욱더낮아질수록열간압연된오스테나이트의재결정을지연시키는역할을동시에한다. 결국미세한오스테나이트결정립이미재결정압연에의해팬케이크형태로유지되고, 결정립계의분율이증가되면서오스테나이트에서페라이트로상변태할때핵생성자리가증가하게됨으로써최종변태조직이미세하게된다. Microalloying 강에서결정립미세화는강도를증가시키는가장중요한방법이되며, 동시에인성도향상시킨다 석출강화 Microalloyed 합금첨가강에서결정립미세화와더불어고강도를획득하는방법이미세탄질화물석출을통한석출강화이다. 상대적으로고온의오스테나이트에서석출한탄질화물은비록오스테나이트결정립성장을방해하는역할로는효과적이나석출강화를기대하기에는석출물의크기가너무커서다소무리가있다. 석출강화효과가있는석출물은저온의오스테나이트에서생성된탄질화물또는오스테나이트에서페라이트변태시상변태계면에서생성되는탄질화물, 그리고페라이트내에서생성된탄질화물등상대적으로크기가작은미세탄질화물들이다. 이들의크기는수nm~ 수십 nm 로생성되는온도에따라좌우된다. R.D.K. Misra 2) 등은 Ti, Nb, V등이첨가된고강도열연재의석출물분석에서 (a) 상대적으로온도가높은오스테나이트영 현재생산되고있는고강도중 YS 7MPa 기준으로그이하강도 grade 는 TMCP를활용한석출강화형고강도강으로생산하며, 그이상의강도 grade 는권취전급냉으로마르텐사이트또는베이나이트 + 마르텐사이트복합조직강으로생산하고있다. Ti, Nb, V 등의석출강화형합금원소를미량첨가하는석출강화형고강도강과는달리, DQ강에서는급냉으로마르텐사이트조직을충분히확보할수있도록경화능 (hardenability) 를향상시킬수있는합금원소들을첨가하게된다. 그러한합금원소로는 Mn, Ni, Mo, B 등이있다. 그림 1은경화능합금원소첨가시 CCT 상태도의변 Ms Mf Ms Mf Martensite Ferrite Bainite Pearlite Martensite (a) Ferrite Bainite (b) Pearlite Fig. 1 CCT diagram (a) without any alloying elements (b) with alloying elements to increase hardenability 14 Journal of KWJS, Vol. 27, No. 2, April, 29

5 중장비용열연고강도강개발동향및용접성 23 화를나타내고있다. 경화능향상합금원소를첨가할수록페라이트와베이나이트의상변태가상대적으로지연되면서비교적낮은냉각속도에서도안정적으로마르텐사이트조직을확보할수있게된다. B이경화능에미치는영향에대해서는지난수십년동안많은연구가있어왔고, 경화능향상을위한최적의 B 함량은강중용해상태로약 15~25ppm 수준임이보고되고있다 3). B은수 ppm~ 수십 ppm 정도의첨가로도경화능향상에있어탁월한효과를발휘하는것으로알려지면서많은철강회사에서저원가형강재개발에적극적으로 B을활용하고있으며, SSAB, RUUKKI 등유럽의고강도특화제철소에서도 B첨가형 DQ 강을생산하고있다. Table 2 Mechanical properties of API X8 steel 5. 중장비용고강도강재의용접성 최근건설기계시장의약 4% 를차지하는굴삭기붐및암소재로기존강재보다고강도소재를적용함으로써굴삭기의경량화를통한연비절감친환경기술개발이추진되고있다 4). 일반적으로중장비등에고강도강재를적용하기위해서는무엇보다도제조시의용접부저온균열방지및용접부충격인성확보가중요하다. 이러한고강도강재의문제점을해결하기위하여철강사는각종고성능강재와접합기술을지속적으로개발하고있다. 본장에서는국내외에시판중인고강도강재의모재물성및용접성에대하여간략히조사한결과를소개하였다. 5.1 API X8 열연강재 API X8강재는라인파이프용으로개발된열연강재로고강도및고인성을확보할수있는강재이다. API X8 강재의탄소당량은약.47 수준이다. 표 2에 18mm소재의기계적특성을나타내었으며, 항복강도는약 74MPa, 인장강도는약 83MP 수준이다. 한편 에서의충격인성은 23J 수준으로매우우수한충격인성을나타내고있다. 그림 2에 API X8 강재의용접부최고경도를나타내었는데, 용접부최도경도는약 Thickness (mm) Tensile Property YS (MPa) TS (MPa) EL (%) Toughness ve (J) API-X Max. Hardness(Hv) Max. Hardness 18mmt Distance from weld center(mm) Fig. 2 Hardness distribution of API X8 steel weld Table 3 Mechanical properties of welded joint in API X8 steel API-X8 Welding process (Heat input) GMAW (2.kJ/mm) Charpy impact energy at (J) YS (MPa) Welded joint(gmaw) TS (MPa) EL (%) Fractured location WM WM 2.kJ/mm W.M F.L F.L+1 F.L+3 F.L+5 Notch location(mm) Fig. 3 Toughness of GMA welded joint in API X8 steel 291Hv 수준을보여모재강도수준을고려하면용접부경화능은매우낮다고할수있다. 표 3은약 2kJ/cm 의입열량을적용한 GMAW 용접부물성을나타낸것이다. 용접부인장강도는약 75MPa 를보이고있는데, 이것은 Undermatch 용접재료를사용하였기때문으로판단되며, 고강도용접재료를사용하면용접부인장강도는더욱증가할수있을것으로판단된다. 그림 3은동일용접입열량으로 GMA 용접한용접부의충격인성을나타낸것이다. 에서의용접부충격인성은용접금속부가가장낮은충격인성을보이고있으며용접열영향부에서는 J이상의우수한충격인성을보이고있다. 따라서 API X8 강재는모재강도가 8MPa 급이상을확보할수있으며, 용접경화성도낮으면서도우수한용접부충격인성을확보할수있다. 大韓熔接 接合學會誌第 27 卷第 2 號, 29 年 4 月 141

6 ATOS8 강재 ATOS8 강재는주로자동차및중장비등에적용되는고강도강재이다. ATOS8 강재의탄소당량은약.39 수준이다. 표 4는 ATOS8 강재의모재기계적성질을나타내고있다. 모재항복강도는약 66MPa 급이상을보이고있으며, 인장강도는약 785MPa급이상을보이고있다. 7.5mm 두께의충격시험편을사용한 에서의충격인성은약 6J 수준을보이고있다. 표 5에는 GMA 용접한실용접부의기계적성질을나타내었다. GMAW 용접은용접입열량을약 25kJ/cm 로하여 AWS A5.28ER12S-G 에해당되는용접재료를사용하여용접하였다. 용접부인장특성으로는용접부항복강도는약 59MPa 이상을확보하였고인장강도는약 7MPa 급이상을보였다. 그림 4는 subsize 충격시험편을사용한 GMA 용접부의실용접부충격인성을나타낸것이다. 에서의용접부충격인성은 F.L (Fusion Line) 에서가장낮은충격인성을보였고 F.L+3mm 에서의용접열영향부에서는약 J 정도의양호한충격인성을보였다. 그림 5는 ATOS8 강의 GMA 용접부경도분포를나타낸것이다. 용접부경도는모재가약 26Hv 수준을보였으며, 용접열영향부는용접열에의하여연화되어약 22~24Hv 수준을보였다. Charpy impact energy at (J) Welded joint(gmaw) ATOS8-8mmt W.M F.L F.L+1 F.L+3 F.L+5 Notch location(mm) Fig. 4 Toughness of GMA welded joint in ATOS 8 steel Hardness(Hv, 1kg) Welded joint(gmaw) ATOS8-8mmt Distance from fusion line(mm) Fig. 5 Hardness distribution of GMA welded joint in ATOS8 steel Table 4 Mechanical properties of ATOS 8 steel Thickness (mm) Tensile Property YS(MPa) TS(MPa) EL(%) ve -2 (J) (Subsize : 7.5mm) ATOS Table 5 Mechanical properties of GMA welded joint in ATOS 8 steel Thickness (mm) Tensile Property YS(MPa) TS(MPa) EL(%) Fractured location ATOS BM 142 Journal of KWJS, Vol. 27, No. 2, April, 29

7 중장비용열연고강도강개발동향및용접성 DOMEX6/7 강재 DOMEX6/7 강재는스웨덴의 SSAB사에서개발한고강도열연강재로 DOMEX 강재는저 C함량에 Ti 및 Nb가첨가된것이특징이다. 탄소당량은각각 DOMEX6의경우약.31wt.%, DOMEX7의경우약.39wt.% 수준이었다. DOMEX 소재의모재인장특성을표 6에나타내었다. DOMEX6 강의경우항복강도가 7MPa 급이었고인장강도는약 79MPa 급수준을보이고있다. DM7강은항복강도가 761MPa 및인장강도 83MPa 수준을보이고있다. 그림 6에 DOMEX6/7 강재의모재충격인성을나타내었다. 충격인성은 subsize 로 에서의충격인성은대략 6~7J 수준을보이고있고두강재모두연성-취성천이온도는약 -1 로판단된다. 표 7에 GMA 실용접부이음부인장특성을나타내었다. DOMEX6 강의경우인장강도는 676MPa급 DOMEX7 강의경우약 77MPa 수준의강도를나타내었다. 그림 7에 DOMEX6/7 강의실용접부충격인성을나타내었다. DOMEX6 및 7 강의용접부충격인성은용접열에의하여결정립조대화가일어나는 F.L 근처에서가장낮은충격인성을보였으며, 차차 F.L 에서모재쪽으로갈수록충격인성은증가하는경향을보이고있다. F.L+1mm 위치에서의충격인성은 DOMEX6 강은 Table 6 Mechanical properties of DOMEX6/7 steel Thickness (mm) YS(MPa) TS(MPa) EL(%) DOMEX DOMEX 약 12J 을보였으며, DOMEX7 강은약 7J 수준을보이고있다. 그림 8에 DOMEX6/ 7 강의용접부경도분포를나타내었다. DOMEX6 강의용접열영향부경도는약 2Hv 수준으로모재경도에비하여약 4Hv 이감소되어현저한용접열영향부연화가관찰되는반면에 DOMEX7 강의용접열영향부경도는약 23Hv 수준으로용접열영향부 HAZ 연화는크게관찰되지않았다. Table 7 Mechanical properties of GMA welded joint in DOMEX6/7 steel (Thickness) DOMEX6 (1mmt) DOMEX7 (1mmt) Charpy impact energy at (J) Welding process (Heat input) 2 15 GMAW (25kJ/mm) 5 YS TS (MPa) (MPa) Welded joint(d 6/7) EL (%) Fractured location BM BM W.M F.L F.L+1 F.L+3 F.L+5 Notch location(mm) GMAW(2.5kJ/mm) Fig. 7 Toughness of GMA welded joints in DOMEX 6/7 steels Absorbed energy (Joule) 9 DOMEX Temperature( ) Absorbed energy (Joule) 9 DOMEX Temperature( ) Fig. 6 Toughness of base metals in DOMEX6/7 steels 大韓熔接 接合學會誌第 27 卷第 2 號, 29 年 4 月 143

8 26 Vickers hardness(hv) DOMEX Distance(mm) Vickers hardness(hv) DOMEX Distance(mm) Fig. 8 Hardness distribution of GMA welded joints in DOMEX 6/7 steels 6. 결론 중장비용열연고강도소재는굴삭기, 크레인등건설기계부문과트럭, 트레일러등운송장비부문에사용되며, 용도면에서는냉간성형고강도강, 내마모강, 용접특화형초고강도강, 내후성 / 내해수강으로대별할수있다. TMCP 공정으로제조되는열연냉간성형고강도강의최대강도현수준은 YS 7MPa 이며, 보다높은강도를얻기위해유럽을중심으로 DQ, RQ 초고강도열연소재들이개발되어왔다. 국내에서는냉간성형고강도강의후물화와강도향상개발이진행되고있으며, 보다높은강도소재의제조를위해 DQ 공정의적용및열연 RQ 공정의도입이추진되고있다. 이러한중장비용열연소재의여러가지사용기술중에서용접성이가장중요하며, 고강도강적용의궁극적인효과를얻기위해서는용접부미세조직및기계적 인효과를얻기위해서는용접부미세조직및기계적특성의제어가핵심이라고할수있다. 용접부건전성과용접부피로수명의향상을위해서는모재제조기술의향상, 적절한용접용소재와용접기술의개발이필수적이며국내고강도강과중장비의세계시장경쟁력확보를위해강재제조기술-접합기술-설계기술의조화로운발전을도모해야할것으로생각된다. 참고문헌 1. K.J. Irvine, F.B. Pickering, and T. Gladmann: J. Iron. Inst., 25(1967), R.D.K. Misra, H. Nathani, J.E. Hartmann, and F. Sciliano: Mat. Sci. and Eng. A, 394(25), G.F. Melloy et al. : Met. Trans., Vol.4, (1973), 차세대친환경경량굴삭기구조설계및제조공정개발에관한연구기획보고서 산업자원부 (27) 임영록 ( 林永祿 ) 197 년생 POSCO 기술연구원박판연구그룹책임연구원 합금설계 yrim@posco.com 이정철 ( 李正哲 ) 1976년생 POSCO 공정품질서비스실수요개발그룹 건설기계 jclee@posco.com 이창훈 ( 李昌勳 ) 1975 년생 POSCO 기술연구원박판연구그룹책임연구원 합금설계 lee1626@posco.com 정홍철 1964 년생 POSCO 기술연구원강재솔루션연구그룹전문연구원 용접 jeonghc@posco.com 144 Journal of KWJS, Vol. 27, No. 2, April, 29