[기술]TRIP강의 LME(Liquid Metal Embrittlement) 의미와 개선 방법

TRIP강 조직 (출처: flickr)

자동차 경량화 추세에 따라 고강도 강재의 사용이 증가하고 있습니다. 그중에 TRIP(Transformation Induced Plasticity)  강이 있습니다. TRIP강에서는 LME(Liquid Metal Embrittlement, 액체금속취성)로 인한 크랙이 자동차 안전상 문제가 될 수 있습니다. 그래서 LME가 무엇이고 어떻게 개선이 가능한지 솔루션을 간단히 정리해 포스팅합니다.
TRIP강은 자동차 경량화와 안전성을 동시에 만족시키기 위해 사용되는 고강도 강재입니다. 그러나 TRIP 강은 LME로 인한 크랙 문제를 겪을 수 있습니다. LME는 액체 금속이 고체 금속의 표면에 침투하여 그 금속의 연성을 급격히 감소시키고, 크랙을 유발하는 현상입니다.
 

LME란

LME는 특정 액체 금속이 고체 금속의 표면에 접촉할 때 발생하는 취성 현상입니다. 이 현상은 액체 금속이 고체 금속의 결정립 경계에 침투하여 연성을 감소시키고, 크랙을 유발합니다. TRIP 강에서는 주로 아연(Zn) 도금층이 LME를 유발할 수 있습니다. 아연 도금층이 용접 과정에서 액화되면서 기지 금속에 침투하여 크랙을 발생시킬 수 있습니다.
 

LME 개선 방법

1. 용접 조건 최적화
 용접 조건을 최적화하여 LME 발생을 최소화할 수 있습니다. 용접 온도와 속도를 조절하여 아연 도금층이 액화되지 않도록 하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 저온 용접 기술을 사용하거나, 용접 속도를 높여 아연 도금층이 액화될 시간을 줄일 수 있습니다.
2. 도금층 두께 조절
   아연 도금층의 두께를 조절하여 LME 발생을 줄일 수 있습니다. 도금층이 너무 두꺼우면 용접 시 액화될 가능성이 높아지므로, 적절한 두께로 조절하는 것이 중요합니다. 도금층 두께를 줄이면 액체 금속의 침투를 줄일 수 있습니다.
3. 합금 설계 변경
 TRIP 강의 합금 설계를 변경하여 LME에 대한 저항성을 높일 수 있습니다. 예를 들어, 실리콘(Si)이나 알루미늄(Al) 등의 원소를 첨가하여 아연과의 반응성을 줄일 수 있습니다. 이러한 합금 원소는 아연 도금층의 액화를 방지하고, LME 발생을 줄이는 데 도움이 됩니다.
4. 열처리 공정 개선
 열처리 공정을 개선하여 LME 발생을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 용접 후 급속 냉각을 통해 아연 도금층의 액화를 방지할 수 있습니다. 또한, 용접 전 예열을 통해 기지 금속의 연성을 높여 LME에 대한 저항성을 높일 수 있습니다.
이와 같이, LME 문제를 해결하기 위해서는 용접 조건 최적화, 도금층 두께 조절, 합금 설계 변경, 열처리 공정 개선 등의 다양한 솔루션을 적용할 수 있습니다. 이러한 방법들을 통해 TRIP 강의 LME 문제를 최소화하고, 자동차의 안전성을 높일 수 있습니다