금속 조직 관찰

소개글

금속 조직 관찰에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실 험 제 목

2. 실 험 목 적

3. 실 험 방 법

4. 관련 이론

5. 실험 결과

6. 실험 고찰

본문내용

서의 오스테나이트의 중량 분율과 같게 될 것이다. 따라서 0.4%C의 아공석강에 있어서 723℃ 직하의 온도에서 존재하는 펄라이트의 중량 분율은 50%가 된다. 한편 A1 변태온도와 상온에서 페라이트의 탄소 고용도 한계의 차이는 미미하므로 상온에서의 초석 페라이트와 펄라이트의 상대적인 양은 d점에서 계산된 값과 비교해서 큰 차이가 없다. 그림 2.6(b)은 0.4%C의 아공석강을 1095℃에서 오스테나이트화 한 후에 상온으로 공랭시킨 조직을 보여준다. 여기에서 흰색부분이 초석 페라이트이고, 검은 부분이 펄라이트이다.
(3) 과공석강
1.2%C의 과공석강을 950℃(그림 2.4의 g점)에서 충분한 시간동안 유지하게 되면 공석강에서와 마찬가지로 균일한 오스테나이트로 된다. 이 강이 그림 2.4의 h점 온도로 서냉되면 오스테나이트 결정립계에서 초석 시멘타이트(proeutectoid cementite)가 핵생성 되어 성장하게 된다. 다시 이 강이 j점까지 냉각되는 동안에 초석 시멘타이트는 계속 성장해 가면서 오스테나이트에 있는 탄소를 고갈시키게 된다. 이 냉각과정이 평형냉각이라고 가정할 때에 j점의 온도에서 남아 있는 오스테나이트의 탄소량은 1.2%에서 0.8%로 감소하게 될 것이다. 따라서 이 오스테나이트는 A1 변태온도 이하로 냉각되면서 공석반응에 의한 펄라이트로 변태하게 된다. 펄라이트를 구성하고 있는 시멘타이트는 초석 시멘타이트와 구별하기 위해서 공석 시멘타이트(eutectoid cementite)라고 부른다.
A1 변태온도 직상인 그림 2.4의 j점에서 지렛대법칙을 사용하면 초석 시멘타이트와 오스테나이트의 중량분율을 구할 수가 있다. 즉,
아공석강에서와 마찬가지로 공석온도인 723℃ 직상에서 남아 있는 오스테나이트는 723℃이하로 냉각시 펄라이트로 변태하므로, 그림 2.4에서 A1 변태온도 직하인 k점에서의 펄라이트의 중량 분율은 A1 변태온도 직상인 j점에서의 오스테나이트의 중량 분율과 같게 될 것이다. 따라서 1.2%C의 과공석강에 있어서 723℃ 직하의 온도에서 존재하는 펄라이트의 중량 분율은 93.2%가 된다. 한편 A1 변태온도와 상온에서 페라이트의 탄소 고용도한계의 차이는 미미하므로 상온에서의 초석 시멘타이트와 펄라이트의 상대적인 양은 k점에서 계산된 값과 큰 차이가 없다.
여기서 한가지 주목할 만한 사실은 0.4%C의 아공석강에서는 50%의 초석 페라이트가 나타나는 반면, 1.2%C의 과공석강에서는 단지 6.8%의 초석 시멘타이트가 나타난다는 것인데, 이 사실은 그림 2.6(b)의 0.4%C 아공석강의 미세조직과 그림 2.6(c)의 1.2%C 과공석강의 미세조직을 비교해보면 명확히 알 수 있다. 이와 같이 초석상의 분율이 차이나는 이유는 0.4%C의 아공석강에서는 (γ+α)상 영역이 0.025～0.8%C 범위에 있지만, 1.2%C의 과공석강에서는 (γ+Fe3C)상 영역이 0.8～6.67%C 범위에 있기 때문이다.
탄소강 불림조직
5. 실험 결과
SM20C 탄소강 시편
SM 20C를 나이탈 용액(질산 3%, 알코올97%)에 1분간 부식시킨 조직
바탕조직(Matrix조직)은 ferrite조직이고, 검은색 조직은 탄소가 모여있는 pearlite조직이다. ferrite조직이 pearlite조직보다 비율이 더 많다. SM20C는 기계구조용 강으로서 탄소를 0.2C% 함유하고 있다는 뜻이다. 흰바탕의 ferrite조직이 더 많아서 SM45C보다 연성이나 인성이 좋고, 경도, 강도는 비교적 약할 것이다.
SM45C 탄소강 시편
SM 45C를 나이탈 용액(질산 3%, 알코올97%)에 1분간 부식시킨 조직
바탕조직(Matrix조직)은 ferrite조직이고, 검은색 조직은 탄소가 모여있는 pearlite조직이다. ferrite조직과 pearlite조직과 거의 1:1 비율을 이룬다. SM45C는 탄소를 0.45% 함유하고 있다. SM20C보다 연성이나, 인성은 좀 뒤떨어지겠지만, 경도, 강도는 더 우수할 것이다.
6. 실험 고찰
금속 시편의 조직을 관찰하기 위해 폴리싱 과정을 거치는데 이 과정이 무척이나 세밀한 작업을 요구한다. 시편을 자칫 잘못해서 연마를 하면 시편에 스크래치가 많이 일어나서 재료의 조직을 관찰하는데, 어려움을 겪는다. 스크래치로 인한 조직의 불균형한 형상을 볼 수 밖에 없다. 우리 조는 연마를 여러 번 실패를 했었다. 폴리싱을 잘하는 방법은 없을까? 라는 생각이 많이 들었다.
그리고 조직은 이론으로만 탄소강의 흰바탕 조직은 ferrite조직이고, 탄소가 모인 곳은 검은색. 즉, pearlite조직이라는 이론으로만 배웠었다. 직접 눈으로 조직을 확인하니, 탄소 함량에 따른 조직 색깔 변화를 직감할 수 있을 것 같았다. 하지만, 탄소 함유량에 따른 조직 치밀도등은 어떻게 변화하는지가 궁금했다. 그리고 산업기사 실기시험을 코앞에 앞둔 나는 조직 사진들을 한 번도 보지 못했다. 하지만 이번 실습으로 통해서 조직 사진을 관찰 할 수 있었고, 산업기사 실기 시험장에서 각 강의 조직들의 특성을 대충 파악할 수 있어서 이번 실습은 매우 큰 도움이 되었다.
물론 조직의 극히 일부를 접했지만, 조직 관찰이라는 것은 매우 어려운 학문 같다. 지금은 우리가 표준시험편 상태, 즉 아무런 열처리 과정을 거치지 않은 순수의 금속인 상태인 것과 마찬가지이다. 이런 강들이 여러 열처리 과정을 거친다면 과연 조직의 변화는 어떻게 될 것인가가 매우 궁금하였고, 탄소를 더 많이 함유하면 조직이 치밀해지는지 등..여러 가지가 많이 궁금해졌고, 나중에 기회가 된다면 열처리과정을 거친 시편의 조직사진을 관찰해보고 싶다. 결정립계의 크기의 변화로 인한 조직변화와 기계적 성질들이 달라지는 것들을 직접 확인해 보고 싶기도 하다. 그리고 조직의 상태에 따른 표면상태 즉, 도금과 같은 표면에 영향을 미치는 어느 정도 되는지 궁금하기도 하다.
이번 실습을 계기로 해서 조직이라는 학문을 접할 수 있어서 매우 좋았던 기회인 것 같다. 금속이라는 학문은 끝이 없는 것 같다. 금속에서 여러 가지 학문이 나누어진다. 지금 극히 일부의 학문을 접하고 있지만, 앞으로 좀 더 많은 학문을 접했으면 좋겠다.

키워드

금속 조직 관찰,   폴리싱,   페라이트,   펄라이트,   탄소강