본 연구는 고망간강(Fe-24M3n-3Cr-0.7Si-0.5C-0.4Cu wt%) 주조 시편에서 열간 단조 공정이 미세조직 균질화와 기계적 물성 향상에 미치는 영향을 조사하였다. 주조 시편은 평균 입자 크기 약 900 μm의 조대한 입자 미세조직, 수지상 간(interdendritic) 영역에서 Mn과 Cr의 뚜렷한 원소 편석, 그리고 용해 열처리(1000 oC에서 5시간) 후에도 지속되는 M23C6 탄화물 석출을 보였다. 1200 oC~900 oC 범위에서 수행된 열간 단조는 감육비 2.8에서 입자 구조를 약 100 μm로 유효하게 미세화하여 입자 크기를 80% 이상 감소시키고 등축상(equiaxed) 입자 구조를 형성하였다. 전자탐침 미세분석(EPMA)은 단조 후 특히 시편 표면 영역에서 원소 분포가 거의 균질해짐에 따라 Mn과 Cr 편석이 크게 완화되었음을 보여주었다. 투과전자현미경(TEM) 결과, 주조 상태(as-cast)에서 존재하던 대부분의 M23C6 탄화물은 열간 단조 동안 용해된 반면, 주조 시편에서는 편석된 영역에서의 느린 확산으로 인해 장시간 용체화 처리 후에도 잔존하였다. 경도 값은 주조 시편(180.2 HV)과 단조 시편(177.5 HV) 간에 큰 차이가 없었으나, 인장 물성은 후자에서 현저한 향상을 보였다. 항복강도, 인장강도, 균일 연신율은 각각 주조 시편에서 395 MPa, 608 MPa, 41.1%에서 단조 시편에서 409 MPa, 787 MPa, 63.9%로 증가하였다. 주조 시편에서 관찰된 취성 입계파괴(intergranular fracture) 양상은 단조 시편에서 연성 딤플 파괴(dimple fracture)로 전환되었다. 이러한 뚜렷한 향상은 입자 미세화, 원소 편석 감소, 탄화물 용해의 복합 효과에 기인하며, 이들이 인장 하중 시 변형률 집중(strain localization)을 종합적으로 최소화한다. 본 연구 결과는 열간 단조가 고망간강 주조품의 미세조직을 효과적으로 균질화함을 입증한다. 따라서 이 접근법은 극저온 적용 분야에서 복잡한 형상의 부품을 제조하는 데 적합하다.

본 연구는 유도 가열 열처리된 저합금강에서 서로 다른 위치에 따른 미세조직 변화를 정량적으로 평가하고자 하였다. 시판용 링기어 시편을 SNCM 439 강으로 준비하였다. 실험을 위한 시편은 표면 유도 경화 열처리 후 해당 기어 시편에서 채취하였다. 광학 현미경 이미지와 이에 대응하는 경도 시험 결과에 기초하여, 유도 경화된 기어 시편은 경화 표면 영역, 전이 영역, 기지 영역의 세 가지 주요 영역으로 대략 구분되는 것으로 나타났다. 세 영역 내에서 미세조직의 변화를 확인하기 위해 EBSD 분석을 위한 다섯 가지 서로 다른 위치를 선정하였다. EBSD 분석을 통해 얻은 영상 품질(IQ), 커널 평균 부적합도(KAM), 미소부적합 각도(MA) 값을 포함한 매개변수를 사용하여, 선정된 다섯 위치 간 미세조직 차이를 정량적으로 조사하였다. 기지 영역에서는 종전 오스테나이트 결정립 구조 내에 마르텐사이트 하위구조의 흔적이 관찰되어, 저온 변태(LTT) 생성물의 템퍼링된 미세조직을 시사하였다. 경화 표면 영역은 신선한 마르텐사이트 미세조직을 보였으며, 하위구조의 크기는 위치에 따른 종전 오스테나이트 결정립 크기에 따라 크게 달라졌다. 전이 영역에서는 템퍼링된 LTT 미세조직과 신선한 마르텐사이트가 모두 관찰되었으나, 표면으로부터의 거리가 증가함에 따라 신선한 마르텐사이트의 분율은 급격히 감소하였다. 세 가지 주요 영역 내 및 영역 간 경도의 차이는 미세조직 분석 결과로 설명될 수 있다.

고 Mn 쌍정 유도 소성(Transformation-Induced Plasticity, TWIP)강의 항복 거동을 서로 다른 냉각 조건에서 700°C로 5분 동안 재결정한 세 가지 조대(미세) 결정립 시편에서 조사하였다. 노(furnace)에서 냉각한 시편과 공기 중 냉각한 시편의 응력-변형률 곡선은 항복 시 응력 저하를 나타내는 반면, 물 담금질(water quench) 시편에서는 이러한 저하가 관찰되지 않았다. 변위 데이터에 대한 단순 분석은, 서로 다른 냉각 조건을 갖는 세 가지 인장 시편에서 소성 변형의 초기 단계에서 국부적 변형이 발생함을 시사한다. 모든 세 시편의 국부적 변형은 디지털 이미지 상관법(digital image correlation, DIC) 분석을 통해 Lüders strain으로 확인되었다. 이러한 관찰을 바탕으로, 인장 변형의 초기 단계에서 소성 경화율(strain hardening rate) 변화 양상에 대한 항복 거동의 역할을 논의하였다.

본 연구는 고망간강(Fe-24M3n-3Cr-0.7Si-0.5C-0.4Cu wt%) 주조 시편에서 열간 단조 공정이 미세조직 균질화와 기계적 물성 향상에 미치는 영향을 조사하였다. 주조 시편은 평균 입자 크기 약 900 μm의 조대한 입자 미세조직, 수지상 간(interdendritic) 영역에서 Mn과 Cr의 뚜렷한 원소 편석, 그리고 용해 열처리(1000 oC에서 5시간) 후에도 지속되는 M23C6 탄화물 석출을 보였다. 1200 oC~900 oC 범위에서 수행된 열간 단조는 감육비 2.8에서 입자 구조를 약 100 μm로 유효하게 미세화하여 입자 크기를 80% 이상 감소시키고 등축상(equiaxed) 입자 구조를 형성하였다. 전자탐침 미세분석(EPMA)은 단조 후 특히 시편 표면 영역에서 원소 분포가 거의 균질해짐에 따라 Mn과 Cr 편석이 크게 완화되었음을 보여주었다. 투과전자현미경(TEM) 결과, 주조 상태(as-cast)에서 존재하던 대부분의 M23C6 탄화물은 열간 단조 동안 용해된 반면, 주조 시편에서는 편석된 영역에서의 느린 확산으로 인해 장시간 용체화 처리 후에도 잔존하였다. 경도 값은 주조 시편(180.2 HV)과 단조 시편(177.5 HV) 간에 큰 차이가 없었으나, 인장 물성은 후자에서 현저한 향상을 보였다. 항복강도, 인장강도, 균일 연신율은 각각 주조 시편에서 395 MPa, 608 MPa, 41.1%에서 단조 시편에서 409 MPa, 787 MPa, 63.9%로 증가하였다. 주조 시편에서 관찰된 취성 입계파괴(intergranular fracture) 양상은 단조 시편에서 연성 딤플 파괴(dimple fracture)로 전환되었다. 이러한 뚜렷한 향상은 입자 미세화, 원소 편석 감소, 탄화물 용해의 복합 효과에 기인하며, 이들이 인장 하중 시 변형률 집중(strain localization)을 종합적으로 최소화한다. 본 연구 결과는 열간 단조가 고망간강 주조품의 미세조직을 효과적으로 균질화함을 입증한다. 따라서 이 접근법은 극저온 적용 분야에서 복잡한 형상의 부품을 제조하는 데 적합하다.

본 연구는 유도 가열 열처리된 저합금강에서 서로 다른 위치에 따른 미세조직 변화를 정량적으로 평가하고자 하였다. 시판용 링기어 시편을 SNCM 439 강으로 준비하였다. 실험을 위한 시편은 표면 유도 경화 열처리 후 해당 기어 시편에서 채취하였다. 광학 현미경 이미지와 이에 대응하는 경도 시험 결과에 기초하여, 유도 경화된 기어 시편은 경화 표면 영역, 전이 영역, 기지 영역의 세 가지 주요 영역으로 대략 구분되는 것으로 나타났다. 세 영역 내에서 미세조직의 변화를 확인하기 위해 EBSD 분석을 위한 다섯 가지 서로 다른 위치를 선정하였다. EBSD 분석을 통해 얻은 영상 품질(IQ), 커널 평균 부적합도(KAM), 미소부적합 각도(MA) 값을 포함한 매개변수를 사용하여, 선정된 다섯 위치 간 미세조직 차이를 정량적으로 조사하였다. 기지 영역에서는 종전 오스테나이트 결정립 구조 내에 마르텐사이트 하위구조의 흔적이 관찰되어, 저온 변태(LTT) 생성물의 템퍼링된 미세조직을 시사하였다. 경화 표면 영역은 신선한 마르텐사이트 미세조직을 보였으며, 하위구조의 크기는 위치에 따른 종전 오스테나이트 결정립 크기에 따라 크게 달라졌다. 전이 영역에서는 템퍼링된 LTT 미세조직과 신선한 마르텐사이트가 모두 관찰되었으나, 표면으로부터의 거리가 증가함에 따라 신선한 마르텐사이트의 분율은 급격히 감소하였다. 세 가지 주요 영역 내 및 영역 간 경도의 차이는 미세조직 분석 결과로 설명될 수 있다.

고 Mn 쌍정 유도 소성(Transformation-Induced Plasticity, TWIP)강의 항복 거동을 서로 다른 냉각 조건에서 700°C로 5분 동안 재결정한 세 가지 조대(미세) 결정립 시편에서 조사하였다. 노(furnace)에서 냉각한 시편과 공기 중 냉각한 시편의 응력-변형률 곡선은 항복 시 응력 저하를 나타내는 반면, 물 담금질(water quench) 시편에서는 이러한 저하가 관찰되지 않았다. 변위 데이터에 대한 단순 분석은, 서로 다른 냉각 조건을 갖는 세 가지 인장 시편에서 소성 변형의 초기 단계에서 국부적 변형이 발생함을 시사한다. 모든 세 시편의 국부적 변형은 디지털 이미지 상관법(digital image correlation, DIC) 분석을 통해 Lüders strain으로 확인되었다. 이러한 관찰을 바탕으로, 인장 변형의 초기 단계에서 소성 경화율(strain hardening rate) 변화 양상에 대한 항복 거동의 역할을 논의하였다.

본 연구는 직접 주조(DC)된 Al–Zn–Mg–Cu 합금에서 Al–5Ti–1B 결정립 미세화제를 첨가했을 때 응고 미세조직과 열간 변형 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 결정립 미세화제는 결정립 크기를 유의하게 감소시키고 형상을 변화시켰다. 결정립 미세화제를 포함한 미세 결정립(FG) 합금은 결정립 미세화제가 없는 조대 결정립(CG) 합금에 비해 2차상(secondary phase)들이 더 조대해지며, 그 수밀도(number density)는 감소하였다. 동적 재결정(DRX)은 CG 및 FG 합금에서 압축 온도가 더 높고 변형률 속도(strain rate)가 더 낮을 때 강화되었다. 입자 자극 핵생성(PSN)과 연속 동적 재결정(CDRX) 모두 FG 합금에서 향상되어 450°C에서 DRX 개시를 나타내는 피크 응력(peak stress) 값이 감소하였다. DRX가 향상되어 연화(softening)보다 결정립 미세화 경화(grain refinement hardening)가 우세해지기 때문에 FG 합금의 피크 응력은 300–400°C 범위에서 CG 합금보다 더 높았다.