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순서순서

강종기호는 어떻게 표현할까?강종기호는 어떻게 표현할까?

강재규격이 가지는 의미는?강재규격이 가지는 의미는?

열처리? TMCP?열처리? TMCP?

성능이 좋아서 고성능강?성능이 좋아서 고성능강?

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1. 강종 기호는 어떻게 표현할까?1. 강종 기호는 어떻게 표현할까?

강재강재 구분구분 기호기호

-- SMSM : : 용접구조용용접구조용

-- SSSS : : 일반구조용일반구조용

-- SMASMA : : 내후성내후성 강재강재

인장강도인장강도

-- 400MPa400MPa

-- 490MPa490MPa

-- 520MPa520MPa

-- 570MPa570MPa

샤르피샤르피 흡수에너지흡수에너지

-- A : A : 요구값요구값 없음없음

-- B : 27J B : 27J 이상이상 at 0at 0℃℃

-- C : 47J C : 47J 이상이상 at 0at 0℃℃

※※SM570SM570의의 경우경우 : at : at --55℃℃

열처리열처리 기호기호

-- N : NormalizingN : Normalizing

-- T : TemperingT : Tempering

-- Q : Quenching & TemperingQ : Quenching & Tempering

-- TMC : ThermoTMC : Thermo--MechanicalMechanical

Control (Control (열가공제어열가공제어))

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2. 강재 규격이 가지는 의미는?2. 강재 규격이 가지는 의미는?

화학성분 조성화학성분 조성

기계적 성질기계적 성질

항복강도항복강도

C, Si, Mn, P, SC, Si, Mn, P, S

인장강도인장강도

연신율연신율

충격흡수에너지충격흡수에너지

SM520C-TMC

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화학성분 조성화학성분 조성

Si P 기타SMnC

강재의 화학성분 조성

용접성 확보용접성 확보

탄소당량과 용접갈라짐감수성 조성 제한

→ 탄소당량(Ceq)과 용접갈라짐감수성 조성(PCM)이 낮을수록 용접성이 좋음

144540246(%) VMoCrNiSiMnCCeq ++++++=

BCuVMoCrNiSiMnCPCM 520101520603020

(%) ++++++++=

2. 강재 규격이 가지는 의미는?2. 강재 규격이 가지는 의미는?

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기계적 성질기계적 성질

KS B 0801 : 금속재료 인장시험편

- 주로 1A호, 5호, 14B호 이용

KS B 0802 : 금속재료 인장시험방법

- 항복강도, 인장강도

- 연신율 (Ductility 확보)

※연신율 ↑∽ 소성변형능력 ↑

0AFy

y =σ0

2.02.0

AF

=σ0

max

AF

u =σ

표점거리:100(%) oo

o ll

ll×

−=δ

2. 강재 규격이 가지는 의미는?2. 강재 규격이 가지는 의미는?

7

기계적 성질기계적 성질

KS B 0801 : 금속재료 인장시험편

- 주로 1A호, 5호, 14B호 이용

KS B 0802 : 금속재료 인장시험방법

- 항복강도, 인장강도

- 연신율 (Ductility 확보)

※연신율 ↑∽ 소성변형능력 ↑

0AFy

y =σ0

2.02.0

AF

=σ0

max

AF

u =σ

표점거리:100(%) oo

o ll

ll×

−=δ

2. 강재 규격이 가지는 의미는?2. 강재 규격이 가지는 의미는?

0

10

20

30

40

50

0 5 10 15 20 25

변위 δ (mm)

하중

P (

tf)

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2. 강재 규격이 가지는 의미는?2. 강재 규격이 가지는 의미는?

※판두께에 따라 항복강도가 다른 이유※판두께에 따라 항복강도가 다른 이유

40mm 75mm 100mm판두께

항복

강도

기준 항복강도

판두께 ↑ 항복강도 산포 ↑

- 판두께가 증가할수록 균질한

압연이 어려움

항복강도 산포 ↑ 하한값↓

- 표준편차의 폭이 커짐에 따라

하한계 항복강도가 감소

※TMCP 제조 강재의 경우

- 두께 방향 균질한 압연 가능

- 판두께에 따른 항복강도 차이

없음

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충격흡수에너지충격흡수에너지

영역 I 영역 II 영역 III

dNda

mKAdNda )(Δ=

thKΔ cKR)1( −KΔ

[균열전파곡선]

파괴인성 Kc와 한계균열길이 ac

- Kc ↓ ac ↓ 영역 Ⅲ 시점이 빨라짐

취성파괴 시작

- Kc는 CT시험을 통해 구함

- 두께가 증가할수록, 온도가 낮을수록

Kc는 저하됨

Kc 와 충격흡수에너지(CVN)

- CVN 시험이 간단하고 저비용

2

2

)1(1⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

Δ−

=σπ

cc

KRY

a

경험식:)(064.02

CVNE

KId=

2. 강재 규격이 가지는 의미는?2. 강재 규격이 가지는 의미는?

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사용 판두께 제한사용 판두께 제한

도로교 설계기준

Eurocode 3

AASHTO LRFD

~100mm

C (47J at 0℃)

~40mm

B (27J at 0℃)A

~25mm사용 가능 판두께

충격흡수에너지 구분

-50℃-40℃-30℃-20℃-10℃0℃

80

55

45

30

110

80

65

45

150

110

90

65

27J at -50℃

40J at -20℃

27J at -20℃

27J at 0℃

흡수에너지

90130175mm

6590130mm

5580110mm

4055

최소 사용 온도

80mm

S355

강 종

Zone 3 (-51~-35℃)Zone 2 (-34~-19℃)Zone 1 (≥-18℃)

50<t≤100mm

38<t≤50mm

t≤38mm

판두께

41J at -23.3℃41J at 4.4℃41J at 21℃

34J at -23.3℃34J at 4.4℃34J at 21℃

34J at -12.2℃34J at 4.4℃

충격흡수에너지 요구값 (FCM)

34J at 21℃345/

345W

강 종

2. 강재 규격이 가지는 의미는?2. 강재 규격이 가지는 의미는?

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3. 열처리? TMCP?3. 열처리? TMCP?

강재의 강도 확보 방법강재의 강도 확보 방법

합금 원소 첨가 : 용접성 저하 문제 발생 열처리로 소요 강도 확보

조직 미세화 : TMCP 압연 (열가공제어) 등

강도

합금원소 첨가량

용접성

열처리, TMCP

목표강도

목표용접성

강도

합금원소 첨가량

용접성

열처리, TMCP

목표강도

목표용접성①

②

③

④

⑤

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Normalizing (불림) : 조직 미세화를 통한 기계적 성질 개선

Annealing (풀림) : 내부응력 제거, 조직 균질화, 편석 제거

Quenching (담금질) : 조직 경화를 통한 강도 증대 → 인성 감소

Tempering (뜨임) : 인성 증대

※구조용 강재로는 SM570강이 Q&T 방법으로 제조되고 있음

(SM520강까지는 일반압연으로 제조됨)

열처리 종류열처리 종류

열처리 공정열처리 공정

3. 열처리? TMCP?3. 열처리? TMCP?

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제어압연, 가속냉각 등을 열간압연 과정 중에 수행

→ 조직 미세화를 통한 고강도·고인성 강재 제조(SM490,520,570-TMC)

TMCP 압연TMCP 압연

일반압연

TMCP I TMCP II

TMCP

3. 열처리? TMCP?3. 열처리? TMCP?

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4. 성능이 종아서 고성능강?4. 성능이 종아서 고성능강?

고강도 ∩ 고인성 ∩ 고용접성 ∩ 고가공성 ∩ 내후성

미국의 HPS, 일본의 BHS가 대표적인 고성능강(교량용)임

760~895MPa586~760MPa485MPa인장강도

690MPa485MPa345MPa항복강도

저예열 또는 예열작업 불필요용 접 성

강종 기호

Zone 3 minimum(non-FCM : vE-23℃≥34J, FCM : vE-23℃≥48J)

인 성

기본적으로 내후성강임 (도장 불필요)내 후 성

65mm100mm100mm최대 판두께

ASTM A709/A709M-04규 격

HPS 100WHPS 70WHPS 50W

미국의 HPS미국의 HPS

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일본의 BHS일본의 BHS

700MPa500MPa항복강도

-R > 7t냉간성형성

< 50kJ/cm< 100kJ/cm대입열용접대응

50℃예열 불필요용접예열온도

780MPa 이상570MPa 이상인장강도

Z35와 동등 이상내라멜라테어

강종 기호

BHS500W, BHS700W는 내후성강임내 후 성

100mm100mm최대 판두께

BHS700(W)BHS500(W)

4. 성능이 종아서 고성능강?4. 성능이 종아서 고성능강?

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국내는 없나?국내는 없나?

2011년 양산2009년 양산2007년 양산개발예정년도

TMCP제조 Process

50J at 0℃100J at 0℃

800MPa600MPa500MPa인장강도

680MPa450MPa320MPa항복강도

저예열 또는 예열작업 불필요용 접 성

강종 기호

100J at 0℃인 성

W : 내후성강, S : 고내후성강(해변용)내 후 성

65mm100mm100mm최대 판두께

SB800(W/S)-HPSSB600(W/S)-HPSSB500(W/S)-HPS

건교부 건설핵심기술개발사업(CTRM 과제)으로 수행 중

- "차세대 시설물용 신재료 활용기술 개발" 연구단 : 포항산업과학연구원

- 연구기간 : '05. 6 ~ '10. 6

4. 성능이 종아서 고성능강?4. 성능이 종아서 고성능강?