열영향부(HAZ ; heat affected zone)

1 열영향부 개요

 1) 정의

   - 용접부의 바깥쪽 수 mm구역에 형성되며, 용접열에 의해 모재가 직접 열처리를 받는것과 같은 현상이 일어나는 구역.

   - 열영향부는 용접열 또는 절단열에 의하여 금속조직과 기계적 성질이 변화하나 용융되지 않는 모재의 일부이다.

     * 특히 최고 가열온도가 강의 낮은 변태점(A1)을 지날때 강의 조직에 현저한 변화가 발생함.

   - 용융점으로 광범위한 열영향을 받은 부위이며 HAZ로 불린다(Heat affected Zone)

   - 열영향부의 기계적 성질, 조직의 변화는 모재의 화학적구성, 냉각속도, 용접속도, 예열/후열의 결과에 따라 달라진다.

 

 

 2) 용접열영향부의 구성

   ① 원질부(모재)

     - Base Metal, 열영향을 받지 않는 원소재부위.

   ② 취화부

     - 500℃~ 구역

     - 현저한 조직변화가 발생하는 부위, 단 현미경 조직검사로 구분할 수 없음.

   ③ 입상펄라이트부

     - 700℃~ / 용착부로 4.8mm(참고치수)

     - 오스테나이트 결정립의 미세화로 인한 균질조립화 영역.

     - 펄라이트 구상화, 급랭시 마르텐사이트를 형성.

  ④ 세립부(미립부)

     - 900℃~ / 용착부로 3.3mm

     - 재결정으로 미세화되고 인성이 크고 물성이 양호하다.

  ⑤ 조립부

     - 1100℃~ / 용착부로 2.8mm

     - 과열로 오스테나이트 결정립이 성장하며 조립화가 현저한 영역.

     - 위드만스태튼조직 일부 발견되며 경도가 최대임.

   ⑥ 본드부

     - 용접금속과 열영향부의 경계로 위드만스태튼 조직형성.

   ⑦ 용착금속부

     - 용융 응고한 부분으로 수지상 결정 형상.

 

 

 

2 열영향부의 특징

 1) 기계적 성질

   ① 경도의 증가

     - 본드부에 인접한 조직의 경도가 가장 높고 최고 경도는 냉각온도에 영향을 받는다.

   ② 인성 및 연성의 감소

     - 마르텐사이트 생성으로 조립부의 신율이나 인성은 현저히 저하된다.

   ③ 조직의 취화

     - 조립부에 충격치가 급격하게 증가하는 경향이 있다.

     - 취화부는 열영향을 받지는 않지만 변형시효에 의한 취화가 발생한다.

 2) 열영향부의 결함

   - 열영향부에 의해 재료는 취화되어 취성파괴가 일어날 수 있다.

   - 현저한 재질의 변화로 설계한 내구도를 유지하지 못할 수 있다. 

 3) 열영향부의 관리

   - 열영향부 냉각속도 조절 : 연속냉각변태(CCT)를 이용.

   - 예열 및 후열처리.

   - 탄소당량에 의한 최대경도값 추정하여 관리함.(취성관리)