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현대 산업의 초석인 철강은 우리 일상생활에서 없어서는 안 될 역할을 하고 있습니다. 우뚝 솟은 고층 건물부터 도시형 자동차까지, 튼튼한 교량부터 정밀 기계까지 강철은 어디에나 존재합니다. 하지만 겉으로는 파괴할 수 없을 것 같은 부품을 만드는 데 어떤 "검은 기술"이 사용되는지 궁금한 적이 있나요? 그 답은 강철의 비밀에 있습니다.

기술이 발전하고 산업 수요가 증가함에 따라 전통적인 강철은 더 이상 증가하는 성능 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 결과적으로 고장력강(HSS)과 초고장력강(AHSS)이 등장했습니다. 뛰어난 기계적 특성으로 인해 자동차, 건설, 교량 건설, 항공우주 및 기타 분야에서 널리 사용되며 현대 산업 발전의 중요한 기둥이 되고 있습니다.

오늘은 철강계의 '트랜스포머'인 HSS와 AHSS에 대해 자세히 알아보고 차이점을 살펴보고 각각의 장점을 분석하며 미래 전망을 구상해 보겠습니다.

강도는 강철 성능과 HSS의 정의 기능을 평가하는 데 중요한 측정 기준입니다. 강철 강도는 일반적으로 항복 강도와 인장 강도로 측정됩니다.

• 항복 강도:강철이 영구적으로 변형되기 시작하는 지점입니다. 응력이 항복강도를 초과하면 소성변형이 발생하여 하역 후에도 강재는 원래의 형상으로 돌아갈 수 없습니다. 따라서 항복 강도가 높을수록 변형에 대한 저항력이 커집니다.
• 인장 강도:강철은 파손되기 전에 최대 응력을 견딜 수 있습니다. 인장 강도가 높을수록 파손에 대한 저항력이 커집니다.

항복 강도가 210~550MPa(30~80ksi)이고 인장 강도가 270~700MPa(40~100ksi)인 강철은 HSS로 분류됩니다.

강철의 미세 구조가 성능을 결정합니다. HSS는 주로 페라이트로 구성되고 때로는 소량의 펄라이트가 혼합된 상대적으로 단순한 미세 구조를 가지고 있습니다.

• 페라이트:체심형 입방철 구조로 연성과 인성이 우수하지만 강도가 낮습니다.
• 펄라이트:페라이트와 시멘타이트의 층상 구조로 강도와 경도는 높지만 연성과 인성은 감소합니다.

4130 크롬-몰리브덴 강철과 같은 전통적인 HSS는 주로 페라이트와 소량의 펄라이트로 구성됩니다. 강도 향상은 결정립 미세화 및 고용체 강화에 달려 있습니다.

HSS는 강도가 높고 용접성이 뛰어나 엔지니어링 분야에 널리 적용할 수 있습니다.

신청:교량, 건물, 크레인, 압력 용기 및 기타 구조 부품.

• 4130 크롬-몰리브덴 강철:강도, 인성, 용접성이 우수한 일반적인 고강도 합금강으로 항공기 랜딩기어, 자동차 서스펜션 등에 사용됩니다.
• Q345:강도, 연성, 용접성이 균형을 이룬 저합금 고강도 구조용강으로 교량 및 건축물에 많이 사용됩니다.

항복 강도가 550MPa(80ksi)를 초과하는 강철은 AHSS로 분류됩니다. 인장강도가 780MPa(113ksi)를 넘으면 초고장력강(UHSS) 영역에 들어간다.

HSS와 AHSS의 실제 차이점은 미세 구조에 있습니다. HSS는 주로 페라이트로 구성된 잘 훈련된 보병 ​​부대이고 AHSS는 복잡한 다단계 미세 구조를 가진 특수 부대 팀이라고 상상해 보십시오.

AHSS는 정밀한 조성 설계와 열처리를 통해 마르텐사이트, 베이나이트, 오스테나이트는 물론 잔류 오스테나이트까지 도입합니다. 이러한 단계는 상호 작용하여 AHSS 고유의 기계적 특성을 부여합니다.

예를 들어, 마르텐사이트는 초고강도를 제공하고, 베이나이트는 인성을 향상시키며, 잔류 오스테나이트는 변형 과정에서 변태하여 에너지를 흡수하여 연성을 향상시키는 역할을 합니다.

이러한 미세 구조의 복잡성으로 인해 탁월한 성능이 발휘됩니다. 일부 AHSS는 더 높은 변형 경화를 나타냅니다. 즉, 변형 중에 강도가 급격히 증가하여 더 나은 강도-연성 균형을 달성합니다. 다른 것들은 자동차 안전과 강성에 중요한 사전 변형 및 저온 베이킹 후에 강도가 향상되는 베이킹 경화 거동을 보여줍니다.

AHSS는 단일 강철 유형이 아니라 다음을 포함하는 광범위한 제품군입니다.

• 이중상(DP) 강철:페라이트(성형성)와 마르텐사이트(강도)를 결합하여 자동차 충돌 구역에 이상적입니다.
• 복합상(CP) 강철:페라이트, 베이나이트, 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트를 혼합하여 균형 잡힌 성능을 제공합니다.
• 페라이트-베이나이트(FB) 강철:자동차 섀시에 높은 강도, 인성 및 용접성을 제공합니다.
• 마르텐사이트(MS) 강철:완전히 마르텐사이트이고 강도는 매우 높지만 연성은 낮으며 공구 및 금형에 사용됩니다.
• 변형 유발 소성(TRIP) 강철:변형 중에 잔류 오스테나이트가 변형되어 충돌 복원력을 위해 에너지를 흡수합니다.
• 열간성형(HF)강:자동차 기둥에 사용되는 뛰어난 강도를 위해 열처리되었습니다.
• TWIP(쌍정 유도 가소성) 강철:케이블 및 구조 부품에 적합한 쌍정을 통해 극도의 연성을 달성합니다.

실제 비교에서는 HSS와 AHSS의 차이점을 강조합니다. 우리는 4130 크롬-몰리브덴강(HSS)과 Docol® Tube R8(AHSS)을 검사합니다.

• 4130 크롬-몰리브덴 강철:용접성이 좋은 고강도 합금강으로 항공기 및 자동차 부품에 사용됩니다.
• Docol® 튜브 R8:AHSS 이상강(페라이트+마르텐사이트)으로 강도, 연성, 용접성이 우수한 자동차 구조용 강재입니다.

동일한 치수의 튜브를 용접하고 편평화 테스트를 거쳐 소성 변형 능력을 평가했습니다.

4130은 열 영향부(HAZ)에서 파손된 반면, Docol® Tube R8은 파손 없이 뛰어난 변형 저항성을 보여 AHSS의 장점을 보여줍니다.

Docol® Tube R8의 이중상 미세구조는 강도와 연성을 모두 제공합니다. 대조적으로, 4130의 단순한 구조는 용접 중에 HAZ 취성이 발생하기 쉽습니다.

AHSS는 비교할 수 없는 성능으로 산업에 혁명을 일으키고 있습니다.

AHSS는 차체 구조, 섀시, 에어백의 경량화와 안전성 강화를 가능하게 합니다.

AHSS는 초고층 건물과 교량의 내하력, 내진성, 내구성을 향상시킵니다.

AHSS는 파이프라인과 풍력 터빈의 내식성, 내마모성 및 피로 성능을 향상시킵니다.

HSS와 AHSS는 각각 특정 응용 분야에서 탁월합니다. 비용 효율적인 안정성(HSS) 또는 우수한 성능(AHSS) 등 엔지니어링 요구 사항에 따라 선택이 달라집니다.

향후 발전은 다음에 중점을 둘 것입니다:

• 더 높은 강도와 ​​연성
• 용접성 향상
• 비용 절감
• 광범위한 응용 분야(예: 항공우주, 해양 공학)

현대 산업의 중추인 철강, 특히 HSS와 AHSS는 계속해서 혁신하여 더욱 안전하고 효율적인 미래를 만들어갈 것입니다.