보론강(boron steel) 또는 붕소강(硼素鋼)은 구조용강에 1% 미만인 미량의 0.002~0.003% 정도의 붕소를 첨가한 것으로 이 정도의 처리로도 강의 담금질성이 현저하게 증가한다. 내마모강 등에 사용되었으나 최근에는 고장력강으로서 성장하고 있다.[1]
개요
보론강은 강인강(强靱鋼)의 일종으로서 경도가 높아 내마모성(耐磨耗性)이 우수하다. 보론강은 미소한 양의 붕소를 첨가함으로써 강의 담금질성을 개선하여 비싼 합금원소를 절약한 강(鋼)이다. 붕소는 강하고 경제적인 합금원소이다. 특히 저탄소 등급의 완전히 산소가 제거된 강에 첨가했을 때 강의 담금질성이 눈에 띄게 높아진다. 페라이트의 강도에 영향을 주지 않으며 따라서 연성이 줄어들지도 않는다. 첨가하는 붕소의 양은 0.002~0.003%이지만, 0.002% 붕소는 니켈의 2%, 크로뮴의 0.5%, 몰리브데넘의 0.35%, 망가니즈의 0.3%에 상당하는 담금질성이 생긴다. 강에 붕소를 첨가할 경우 담금질 성질이 현저하게 향상되는 장점이 있지만 과다하게 첨가할 경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질을 저하시키는 요인이 되기도 한다. 붕소의 분석은 어려워서 보통 첨가량으로 따지므로, 첨가 합금의 조성, 첨가방법(보통 출강전에 Al, Fe-Ti 등으로 충분히 탈산, 탈질한 후 레이들내에 첨가한다)에 주의가 필요하다. 보론강은 1947년 이후 미국에서 개발된 강이다.[2][3][4]
보론강은 특정한 품질을 요구하지 않는 경우 일반 철강제품과 물성의 차이가 거의 없기 때문에 다양한 용도로 사용될 수 있다. 강의 고강도화에 흔히 첨가되는 니켈(Ni), 몰리브데넘(Mo), 크로뮴(Cr) 등과 같은 고가 원소에 대체하여 붕소를 첨가하여 경화능을 향상시킨 강을 보론강 또는 붕소강이라 부르며 붕소의 첨가 효과는 페라이트가 생성되기 쉬운 저탄소강에서 잘 나타나고 탄소 농도가 높은 공석강이나 과공석강에서는 담금질성에 대한 효과가 적다. 보론강은 인성과 내충격성이 우수하며 특히 고강도, 고경도, 내마모성이 우수하여 주로 건설 중장비용 부품 등에 많이 사용되어 왔으나 최근에는 고가의 구조용 합금강을 대체하는 강종으로서 자동차 부품, 건축용 후판, 선재 분야 등에도 보론강의 응용이 확대되고 있으며 Mn, Mo, Cr 등이 공존하는 새로운 보론강의 개발연구도 활성화되고 있다.
보론의 기능
- 미량 첨가(0.003% 미만)로 저탄소강에서 경화능(hardenability)을 현저히 향상시킴.
- 석출경화용 원소로서 경도와 강도를 향상시킴.
- 과다 첨가될 경우 용접성 저하되고 취성(Brittleness)이 증가됨.
- N(Nitride)과 친화력이 강해 철강 중에 질화물(BN) 형성.
- 페라이트계 스테인레스 스틸의 표면 품질 향상.
- 알루미늄에 첨가 시 성형성 향상 및 시효 변형 억제됨.
특징
- 열처리 냉각 시(CCT Curve) 베이나이트, 페라이트, 펄라이트 조직으로의 변태를 지연시켜 안정적인 마르텐사이트 조직을 형성함으로서 경화능 증대됨.
- 오스테나이트 입계에 편석하여 페라이트의 핵생성을 방해함.
- 표면에서는 마르텐사이트 조직 형성에 있어서 보론(Boron)의 기여도가 크지 않아 표면 경도는 유사함.
- 심부로 갈수록 B의 기여도가 커지면서 안정적인 마르텐사이트 조직 형성으로 경도 차이가 커짐.
용도
- 내마모 및 고강도 구조용 자재 : 펀치 툴(Punching tool), 나이프, 가위, 톱날 등
- 자동차의 외판재 : 대쉬 패널(Dash Panel), 도어 가아드 빔(door guard beam), B필러(B-pillar), 루푸 바우(roof bow), 리어 바디 패널(rear body panel) 등.[5]
동영상
각주
참고자료
같이 보기
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