3-1 Welding sequence for evaluation of mechanical properties Fig.3-2 Fe-Ni phase diagram for the Fe-rich side. Fig.4-16 Effect of impurities on weld metal grain boundary fluid (a) Some fluid with a small amount of Si (b) Much more fluid with a small amount of sulfur.
서론
연구 배경
따라서 y-안정화 원소인 Ni를 첨가하면 y 형성을 촉진하고, BTR 범위 밖으로 상변태를 일으키며, 수축력에 의한 고온 균열을 감소시킨다고 한다. 녹는점이 낮은 황화니켈을 형성한다고 합니다.
연구 목적
응고 시 연성이 낮은 구간인 취성온도역(BTR)에서 δ상이 γ상으로 변태할 때 발생하는 수축력이 주된 원인이라고 했다. 또한 Masumoto 등[16]은 Ni가 수지상 결정입계에서 편석되면 응고온도 범위가 넓어지고 고용도에 큰 영향을 미치는 원소인 S와 P의 용해도가 낮은 오스테나이트의 응고범위가 넓어진다는 사실을 발견했다. -온도 균열은 균열 형성을 확대하고 촉진합니다.
이론적 배경
고온균열
- 응고균열
- 액상 필름의 생성
- 응고균열 이론
- 응고균열 영향 인자
- 액화균열(Liquation cracking)
- 연성 저하 균열
S는 열간균열에 대한 취약성을 증가시키는 원소로 알려져 있다. Cu는 고농도에서 열간 균열에 대한 민감성을 증가시킬 뿐입니다.
합금원소 Ni의 효과
Flux Cored Arc Welding
- FCAW 용접원리와 분류
- FCAW의 장점과 단점
- 플럭스 코어드 와이어
실험방법
이를 광학현미경(OM)으로 관찰하고 각 조건의 대표 조직 사진을 200배율로 촬영하였고, 위상분석을 위해 500배율로 이미지를 촬영하여 용접금속의 Ni함량에 따른 상을 분석하였다. 관찰된 OM 이미지의 위상 분율을 얻기 위해 포인트 카운팅 방법을 사용했으며 각 Ni 첨가 조건에 대해 3개 지점에서 총 100개의 10x10 포인트를 분석했습니다. 기계적 물성을 평가하기 위해 비커스 경도시험기, 인장강도 시험기, 샤르피 충격시험기를 이용하여 물성을 평가하는 실험을 진행하였다.
용접부의 경도는 비커스 경도계를 갖춘 HV10 압자로 측정하였고, 용접부의 표면과 루트를 두 부분으로 나누어 시험하였다. 충격시험체의 연성파괴, 취성파괴 및 파단율을 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 관찰하였다.
결과 및 고찰
- 미세조직 분석
- 용접금속의 화학조성
- 기계적 물성 평가
본 연구에 사용된 용접금속의 화학적 조성은 용접금속의 헤드부와 루트부로 나누어 표 3-4 및 표 3-5에 나타내었다. Ni는 급격하게 증가하는 경향이 있으므로, 인장시험 결과와 유사하게 3.5wt% Ni에서 강도와 경도가 높은 취성 미세조직이 형성되는 것이 경도 증가의 주요 원인으로 볼 수 있다. 위 섹션 3.2.1의 미세 구조 및 상 분율 분석 결과와 비교하여, 0-2.5wt% Ni에서 충격 강도가 증가한 주요 이유는 GBF의 핵 생성 사이트 역할을 하는 PAGB로의 GBF 상 변환입니다. Ni를 첨가하면 억제되며 최종적으로 GBF 분율이 감소하는 것을 볼 수 있다.
Ni는 FCA 용접금속의 AF분율을 높여 강도와 충격인성을 향상시키는 것을 알 수 있다. 본 실험에서 용접금속의 미세조직에 대한 Ni의 영향은 그림 1에 나타나 있다.
고온균열감수성에 미치는 Ni의 영향
실험방법
고온 균열에 대한 민감도를 평가하기 위해 루트 통과 후 침투 탐상 시험(PT)을 수행했으며 용접 금속 비드의 중심에 최대 균열 길이(MCL)와 총 균열 길이(TCL)가 나타났습니다. 열간균열 발생 여부를 확인하기 위해 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 열간균열이 발생한 파단면의 파면분석을 관찰하였다. 파단면에서 분리된 액막의 화학적 조성을 조사하기 위해 EDS(Energy Dispersive Spectroscope)를 이용하여 파단면의 화학적 조성을 조사하였다.
Ni 함량 측면에서 고온균열에 영향을 미치는 원소를 검출하기 위해 Electron Probe Micro를 이용하여 용접부 파단면 균열 하부의 미세균열(편석부분)을 조사하였다. 용접 조건을 고려하여 열역학 기반 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 용접 응고 모드 및 응고 단계에서의 상변태 거동을 파악하고, 용접 샘플의 화학적 조성을 기반으로 평형 선도를 예측했습니다.
실험 결과
4-7은 용접금속 중심부에 발생한 균열의 파면분석이다. 파단면은 Corn type이라 불리는 수상돌기 입계에 의해 고온에서 발생하는 고온균열로 확인되었으며, 4가지 조건에서 균열에서 확인할 수 있는 용융액상의 흔적이 확인되었다. 그림 4-8은 EPMA(Electro Probe Micro Analyser)를 이용하여 균열선단의 선분석을 수행한 결과이다.
분석의 원소는 실험에서 변수로 사용된 Ni와 탄소강 용접금속의 중심에서 분리되어 저융점 화합물을 형성하는 원소와 Si, S[49] 등의 원소로, 고온균열 발생을 방지하거나, 저융점 화합물인 [Fe-Mn]S를 형성하여 고온균열을 촉진시키는 원소인 고온균열 원소 Mn을 형성하는 고융점 MnS와, 분석되었다. 실험 결과를 통해 응고단계에서 액막을 형성하는 주요 원소는 Si와 S임을 알 수 있었다.
고찰
- 비드 형상, 용접속도의 영향
- 고액공존범위(Mushy zone)
- 응고모드(Solidification mode)
40℃ 부근의 고액공존영역 내에서 4℃ 차이로 고온균열이 감소하는 것을 상태도에서 확인하였다. 계산 결과 본 연구에서는 용접부에 Ni를 첨가하였으므로 K.S. 표 4는 4-13에서 분석한 응고방법과 모식도를 나타낸다.
0~2.5wt 범위의 용접부의 기둥크기를 정량적으로 표현하기 위해 열간균열에 대한 취약성이 감소되는 % Ni는 Fleck, N이다. Ni는 탄소강의 열간균열에 영향을 미치는 주요 인자임이 확인되었다. 용접 금속은 응고 방법입니다.
결론
참고문헌
Effect of Mn and Ni on the variation of the microstructure and mechanical properties of low carbon weld metals. The aim of this study is to evaluate the effect of Ni content on solidification cracks in the weld metal of low carbon steel. Although longitudinal solidification cracks were detected for each wire, the crack susceptibility was found to depend on the Ni content.
This no., total crack length, and maximum crack length decreased with increasing Ni content up to 2.5 wt. %, but the weld with 3.5 wt. % Did not cause high susceptibility to curing cracks. These results reveal that the maximum allowable Ni content is 2.5 wt. % to prevent crack solidification in the low carbon steel weld.
