철을 이용한 전통 정련⋅단접 과정 적용 소재별 표면무늬 금속학적 비교 연구
A Comparative Study on the Surface Patterns Applied to the Traditional Refining and Forge Welding Process Using Iron
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초록
전통 제철 공정 중 단야공정에서 나타나는 다층구조 무늬의 선명도를 향상시키고자 재현실험 을 통해 생산된 사철강(SI)과 탄소의 함량이 다른 3종류의 현대강인 경강(HS), 고탄소강(CS), 니켈탄소강(NiS)을 각각 단접한 소재 SIHS(사철강 + 경강), SICS(사철강 + 고탄소강), SINiS(사철강 + 니켈탄소강)을 대상으로 분석하였다. 사철강과 탄소의 함량이 다른 3종류의 현대강의 접합면에 대한 미세조직 관찰 결과, SINiS의 경우 다른 소재에 비해 단접면의 단접이 잘 이루어졌고 표면무늬 또한 두드러지게 관찰되었다. 결정립 크기는 소재별 큰 차이는 없었으나 경도는 SICS가 가장 높았다. 소재별 접합면에 대한 전자빔 미세분석법 측정 결과, SINiS의 경우 니켈과 탄소가 함유되어 표면무늬의 선명도가 다른 소재에 비해 높은 것으로 관찰된다. 이상의 결과를 통해 전통단접기술의 특징인 다층구조 소재에서 표현되는 표면무늬의 선명도를 높이기 위해서는 니켈이 함유된 탄소강이 가장 적합함을 확인할 수 있었다.
Abstract
This research has analyzed SI, the traditional steel, and SIHS(SI + HS), SICS(SI + CS), and SINiS(SI + NiS), the materials that were produced through welding and reprocessing three modern steel- HS, CS, and NiS- that have different carbon content. The purpose of the analyzation was to improve the definition of the multi-layered pattern that appears in the forging process. In observing modified structures on the commissures of three modern steel that have different carbon component to the SI, SINiS produced the most significant multi-layered pattern as well as the excellent welding quality. The excellent welding quality was due to the content of nickel which helped the forge welding process with other materials. There was no significant difference in crystal grain per materials, and SICS showed the highest hardness. At the measurement of EPMA for commissures of the materials, SINiS showed the highest definition of the multi-layered pattern due to the nickel and carbon content. The results above showed that the carbon steel with nickel content is the best material for the most definite multi-layered pattern, expressed from the multi-layered structure which is a characteristic of traditional forge welding technology. It is expected that the result of this research can be utilized as the technical data in further researches regarding the relics excavated from ancient welding process and their multi-layered structure and patterns.
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