2. 이론적 배경
3.2 결과 및 고찰
3.2.3 기계적 물성 평가
용접금속의 강도, 경도를 비교하기 위해 인장시험과 경도시험 결과를 Fig. 3-12와 Table 3-6 에 나타내었다. 0~2.5wt.% Ni에서 Ni함량이 증가할수록 항복강도는 큰 차이를 보이 지 않지만, 인장강도는 소폭 증가한 것을 볼 수 있다. 이는 Ni의 Solid solution
hardening 효과로 인해 항복강도와 인장강도가 소폭 증가한 것으로 보이며 그 효과는
0~2.5wt.% Ni에서 관찰할 수 있다. [46]
반면 3.5 wt.%Ni에서 항복강도와 인장강도가 급격히 증가하는 것을 볼 수 있으며 Elongation은 크게 줄어든 것을 볼 수 있다. 이는 3.2.1절의 미세조직에서 볼 수 있듯이
Ni함량이 증가함에 따라 GBF의 생성이 줄어들고, 구 오스테나이트입계 내에서 AF뿐만
아니라 강도가 높고 연신율이 낮은 취성 미세조직인 Bainite와 Martensite가 형성된 것이 주요 원인으로 생각된다. [47] 용접금속의 인장강도와 경도를 비교하였을 때 용접금속의 경도도 강도와 동일하게 2.5 wt.% Ni까지 소폭 증가 후 3.5 wt. %Ni에서 크게 증가하는 경향을 나타내는 것으로 보아 인장시험결과와 마찬가지로 3.5 wt.% Ni에서 강도와 경도 가 높은 취성 미세조직형성이 경도가 증가한 주요 원인으로 볼 수 있다.
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Fig. 3-12 Result of weld metal tensile test
Table 3-6 Tensile and hardness test result of weld metal
Ni contents (wt. %)
Yield Strength
(MPa)
Tensile Strength
(MPa)
Elongation (%)
Hardness(HV10) Face Root
0 469 520 28.3 167 189
1.5 492 555 27.7 191 194
2.5 485 571 27.6 188 210
3.5 742 819 10.6 240 244
- 40 - 3.2.3.2 Charpy 충격시험
용접금속의 충격인성을 알아보기 위해 충격시험결과를 Fig. 3-13, Fig. 3-14에 나타내었 다. Ni함량이 2.5 wt.% 까지 증가할수록 충격에너지가 증가 후 3.5 wt.% 에서 충격에너지 가 감소하는 것을 볼 수 있다. 앞서 언급한 3.2.1절의 미세조직결과, 상 분율 분석결과와 비교해 볼 때 0~2.5 wt.% Ni의 충격인성이 증가한 주요 원인은 Ni을 첨가할수록 GBF의 Nucleation site로 작용하는 PAGB에서 GBF 상 변태가 억제되어 최종적으로 GBF 분율이 감소한 것으로 볼 수 있다. Fig. 3-15은 입계 내부에 존재하는 Ti-oxide 등의 Inclusion을 Nucleation site로 작용하는 AF를 보여준다. 0 ~ 2.5 wt.% 의 Ni범위에서는 2.5% Ni이 모 든 온도에서 가장 높은 충격인성을 보였다. 반면, 3.5 wt.% Ni을 첨가한 시편의 충격인성
0~2.5wt.%를 첨가한 시편에 비해 모든 온도조건에서 균일한 값을 나타내는 것을 볼 수
있다.
Ni이FCA 용접금속의 기계적성질에 미치는 영향을 알아보았다. Ni은 FCA 용접금속에서 AF 분율을 증가시켜 강도, 충격인성을 향상시키는 것을 알 수 있다. 하지만, 약 3.5
wt.%를 첨가하게 되면 오히려 저온변태상 생성으로 인해 강도가 급격히 증가하고
충격인성은 오히려 떨어지는 것을 알 수 있었다. 본 실험에서 Ni이 용접금속 미세조직에 미치는 영향을 Fig. 3-16 에 CCT Diagram 으로 나타내었다. 저온변태상을 생성하는 3.5
wt.% Ni 이 -60℃ 이하의 저온구간에서 더 높은 충격인성을 가지는 이유에 대한
추가적인 연구가 필요하다.
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Fig. 3-13 Charpy absorbed energy of the Face weld metal
Fig. 3-14 Charpy absorbed energy of the Root weld metal
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Fig. 3-15 Spectrum of inclusion in weld metal
Fig. 3-16 Explanation of Phase Transformation by CCT Diagram [48]
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