고탄소 중망간강의 오스테나이트 결정립이 거대해 강도와 연신율을 제한하는 핵심 문제를 해결하기 위해 Fe-1.4C-8Mn-2Al 고탄소 중망간 오스테나이트 트윈 유도 소성(TWIP)강의 조직, 기계적 특성 및 파단 메커니즘을 연구하였다. 주조+용체화, 열간 압연+용체화 및 선택적 레이저 용융(SLM) 적층 제조 공정이 실험강에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 결과는 주조+용체화 실험강이 오스테나이트 결정립의 심각한 거대화(약 1 mm)로 인해 항복 강도가 371 MPa에 불과하고 연신율은 약 15%이며, 인장 중 응력이 급격히 감소하여 내부 또는 표면 균열로 인한 조기 파단을 나타냄을 보여주었다. 열간 압연+용체화 후 결정립이 370 μm로 미세화되고 항복 강도가 447 MPa로 증가하며 연신율도 20%로 향상되었으나 결정립은 여전히 다소 거대하였다. SLM 공정으로 제조된 실험강은 초고속 냉각 속도로 인해 미세 결정립 강화가 이루어져 항복 강도가 687 MPa에 도달했으나 연신율은 14%로 감소하고 파단면에 불연속 영역이 존재하였다. 주조+용체화 및 열간 압연+용체화 실험강의 결정립계 파단은 거대 결정립으로 인한 결정립계 응력 집중과 소성 변형 불균형과 밀접한 관련이 있었다. SLM 시편의 낮은 소성은 결정립 크기 불균일성(등축립과 <100> 방향 기둥상 결정립 공존) 및 제조 결함에서 기인하였다. 향후 SLM 공정 매개변수를 최적화하여 결정체 우선 성장 억제 및 용융되지 않은 분말 또는 수축공과 같은 결함을 제거하고, 후속 열처리를 통해 조성 분포 및 조직 균일성을 개선하여 고강도와 우수한 소성의 최적 조합을 실현할 필요가 있다.

고탄소 중망간강; 열간 압연; 결정립 크기; TWIP 효과; 적층 제조