본 연구는 현재 상용 비담금질강을 기반으로 "탄소 감소, 규소 증가 및 망간 첨가" 성분 설계 사상을 혁신적으로 제안하였으며, 성분 조절과 조직 최적화를 통해 인장강도 1,300 MPa급의 신형 고강도 고인성 저비용 비담금질강을 개발하였다. 연구 결과, 신형 비담금질강(QGF17)의 성분(질량분율)은 0.19C, 1.92Si, 2.90Mn, 0.56Cr, 0.012P, 0.004S이며, 강 내 Si 첨가가 베나이트 미세조직을 최적화하여 세장한 베나이트(LB) 조직의 체적분율이 증가하고, 결정립 크기가 18 μm에서 11 μm로 미세화되었으며, 고각 결정립계(HAGB) 비율이 28.5%에서 59.1%로 크게 증가하고 변위밀도도 증가하여 결정립계와 판条 계면 근처에 국부적으로 고변위밀도 영역이 형성되었다. FAS2225강과 비교하여 신형 비담금질강은 미세경도 및 기계적 특성이 모두 크게 향상되었다. 경도는 318 HV에서 473 HV로 상승하였으며, 항복강도와 인장강도는 각각 710, 955 MPa에서 973, 1,322 MPa로 상승하였고 -20 ℃에서 K_V2는 16 J에서 29 J로 증가하였다. 신형 비담금질강은 더 높은 변형 경화 능력과 비교적 높은 충격 인성을 가지며, 파단 형상 분석 결과 두 재료 모두 준조립 파단 모드를 보이나, 비담금질강에서는 V자형 노치 근처에서 뚜렷한 소성 변형대가 관찰되었고, 파단 형상은 FAS2225의 하천무늬 준조립면에서 더 미세한 준조립 소평면으로 전환되었다. 연구 결과는 신형 비담금질강이 합금 첨가를 간소화하고 성분비를 최적화하여 생산 비용을 절감하고, 기존 고강도 비담금질강의 ‘강도 향상과 인성 악화, 비용 통제의 어려움’이라는 산업적 문제를 해결하여 고성능 비담금질강의 공학적 적용에 새로운 기술 경로를 제공함을 입증하였다.

비담금질강;Si;저온 충격 인성;대각 결정립계;준조립 파단