Title: Recent Developments and Weldability of Advanced High Strength Steels for Automotive Applications
Abstract: 자동차용 소재로는 크게 철강 , 비철금속, 비금속 등으로 구분된다. 자동차산업에서 환경문제가 사회적 이슈로 대두되자, 경량화가 시대적 요구사항이 되면서 알루미늄 ,마그네슘 플라스틱 등의 경량소재 사용이 증가하고 있지만, 현재까지 가격, 강도, 내식성, 성형성등 철강소재 대비 개선되어야 할 숙제가 많은 것이 사실이다.경량화라는 시대적 요구가 강조되는 한편 ,승객 및 보행자의 안전규제 또한 점진적으로 강화되면서 , 자동차 차체 무게는 각종 안전 및 편의장치 부착으로 인해 무거워지는 모순에 빠지게 된다. 이 상반된 모순의 재료측면의 해결책은 강도 및 성형성이 우수한 AHSS (Advanced High Strengh Steel)을 채용함에 의하여 두께를 낮추어 경량화하는 방안이다. 현재 자동차 차체에는 일반강에서 AHSS까지 다양한 강종들이 적용되고 있으며, 경량화를 위해 더욱 선진화된 AHSS 강종을 적용하기 위해 철강업체들의 연구 개발이 가속화되고 있다. Fig. 1에 자동차용 강종개발 경향을 알아보기 쉽게 인장강도 (Tensile Strength, TS)- 연신율(Elongation, El) balance를 해당 강종과 함께 나타내었다. 강도가 낮은 경우에는 보통 연신율이 높으며, 강도가 증가함에 따라 연신율이 감소하는 경향을 보이는데, 이러한 강도와 연신율의 균형이 바나나(banana) 모양의 형태로 나타나므로 이러한 그림을 Banana-Diagram으로 부른다. Fig. 1에서 바나나 모양의 형태를 띄고 있는 강종군이 3개로 구분되어 있음을 볼 수 있다. 가장 아래쪽에 위치한 강종군은 TS x El 조합이 25,000MPa·%보다 작은 값을 갖는 강종들로서 여기에는 Mild(연질)강, IF(Interstitial Free)강, 고강도 IF강, BH(Bake Hardening)강, HSLA (High Strength Low Alloy)강과 일반 AHSS 등이 있다. 일반 AHSS에는 DP(Dual Phase)강과 TRIP (TRansformation Induced Plasticity)강, CP(Complex Phase)강이 현재 상용화되어 있다 . 일반적인 AHSS이외에 초고강도를 만족시키기 위하여 개발된 MART (MARTensitic)강과 HPF(Hot Press Forming)강이 고강도-저연신형 형태로 바나나 곡선의 오른쪽 부분을 차지하고 있다 . Banana diagram의 윗부분에 위치한 2개의 강종군 즉, X(eXtra)-AHSS와 U(Ultra)- AHSS는 TS x El balance가 매우 높은 값을 가짐으로써, 현재의 연질강, HSLA, AHSS 등을 대체하여 경량화에 기여할 차세대 자동차용 제품으로 기대된다 . 한편, 차체 혹은 샤시 부분에 강판을 적용하기 위해서는 각 부품의 조립이 필수적이며, 조립 방법으로는 크게 용접(welding), 접착(adhesive bonding), 기계적 결합(mechanical fastening) 등이 있다. 다시 용접은 저항 점용접(RSW: Resistance Spot Welding), 아크 용접(Arc Welding), 레이저 용접(LBW: Laser Beam Welding)등이 차체 접합법으로 사용되고 있다 . 자동차는 약 300여개의 프레스 성형품으로 이루어져