냉각속도에 따른 강의 성질변화와 미세조직 변화관찰
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소개글

냉각속도에 따른 강의 성질변화와 미세조직 변화관찰에 대한 보고서 자료입니다.

목차

(1) 실험목적

(2) 이론적 배경

(3) 실험방법

(4) 실험결과

본문내용

변태한다. 이러한 과정은 탄소 원자가 선택적으로 세멘타이트로 확산 이동함으로써 이루어진다. 펄라이트가 오스테나이트 결정립계에서부터 결정 내로 성장해 들어갈 때, 탄소는 페라이트에서 세멘타이트로 6.7wt%C 농도가 될 때까지 확산된다. 이렇게 함으로써 탄소 원자가 단지 최단거리로 확산되기 때문에 펄라이트의 층상 구조가 형성된다. 세멘타이트는 페라이트보다 단단하지만 잘 깨진다. 따라서 다른 미세구조적 요소를 일정하게 유지한다면, 강합금에서 세멘타이트 분율을 증가시키면 재료의 강도를 증가시킨다. 또한 미세구조의 페라이트와 세멘타이트 각 층의 두께도 재료의 기계적 성질에 영향을 미친다.
■ 냉각 속도에 따른 미세조직의 경도 변화를 측정한다.
구 분
평 균
경도값1
경도값2
경도값3
경도값4
경도값5
경도값6
경도값7
수 냉
108.47
108.15
108.59
108.66
110.84
109.56
105.3
108.19
공 냉
79.11
78.54
78.12
79.3
80.5
.
.
.
♣ 10개의 시편을 가지고 시험을 한 결과 평균 경도값이 100을는 시편이 7 개, 70대를 유지한 시편이 4개가 관측되었다. 수냉은 공냉에 비해 경도 값이 높기 때문에 7개를 수냉, 3개를 공냉으로 단정하였다.
수냉의 평균 경도값은 108.47이고, 공냉의 평균 경도값은 79.11로 수냉이 공냉에 비해 훨씬 경도값이 높은 것을 볼 수 있다. 이것은 미세조직 사진에서 본것과 같이 조직의 상의 변화에 따른 것으로 볼 수 있다. 수냉의 경우 여러 미세구조 중 가장 단단하고 강한 마르텐사이트 형상을 가지는 반면 공냉의 경우에는 미세한 펄라이트 구조를 갖는다.
마르텐사이트는 오스테나이트의 무확산 변태에 의해 탄소가 과포화된 준 안정화 된 상태의 철로 잘 깨지며 연성이 거의 없다. 마르텐사이트의 높은 경도와 강도는 침입형 탄소 원자의 효율적인 전위 이동 방해와 BCT구조의 비교적 적은 수의 슬립계에 기인한다.
펄라이트는 강과 주철에서 나타나는 2상의 미세조직으로 공석 조성의 오스테나이트 변태로 형성되며, -페라이트와 세멘타이트가 교대로 쌓인 층으로 구성되어 있다. 이 페라이트와 세멘타이트의 각 층의 두께가 재료의 기계적 성질에 영향을 미친다. 이러한 경향은 -Fe₃C 의 상계면(phase boundry)에서 일어나는 현상과 관계가 있다. 첫째로, 두 상 사이의 계면에서는 강한 접착력이 있으므로, 강하고 단단한 세멘타이트는 계면 영역에서 연한 퍼라이트의 변형을 저지한다. 그러므로 세멘타이트가 파라이트를 강화시킨다고 볼 수 있다. 이러한 강화 정도는 펄라이트가 미세할수록, 단위부피당의 상계면의 면적이 증가하기 때문에 증가하게 된다. 또한, 상계면은 결정립계의 경우와 같이 전위의 이동을 방해한다. 위의 미세 펄라이트의 경우, 소성변형시 전위들이 지나가야 할 상계면이 증가한다. 결론적으로, 펄라이트가 미세할수록 강화와 전위 이동의 방해가 증가하며, 이에 따라 높은 경도와 강도를 보인다. 또 마르텐사이트의 강도와 경도는 밑의 그림에서처럼 마르텐사이트의 경도값이 0.1~0.5부근에서만 급격히 증가하는 반면 미세펄라이트의 경도값은 탄소농도에 크게 영향을 받지 않고 일정하게 오르는 것으로 보아, 펄라이트 강과는 달리 마르텐사이트의 강도와 경도는 미세구조와는 관계가 없는 것으로 생각된다.
■ 냉각 속도에 영향을 미치는 인자들에 대해 알아본다.
냉각속도에 영향을 미치는 인자에는 금속 시편의 크기, 형상, Cwt%, 냉각방법, 전처리방법이 있다. 이중 이번실험에서는 강의 시편을 사용하여 연속냉각 속도에 따른 미세조직 및 경도값을 관찰하는 것이므로 냉각방법이 냉각 속도를 좌우하였다고 생각한다.
더 자세히 말하자면, 시간과 온도 이 두가지 요소가 냉각 속도에 영향을 미친것이다. 일반적으로 공기는 냉각속도가 높고, 기름, 물의 순으로 빨라진다. 냉각 속도가 빠르면 빠를수록 탄소의 확산속도가 느려, 수냉의 경우 100% 마르텐사이트, 유냉의 경우 마르텐사이트와 펄라이트, 공냉의 경우 미세펄라이트, 로냉의 경우 조대펄라이트와 같은 미세조직이 생긴다.
냉각 방법 따른 미세조직의 변화는 또한 경도값에도 영향을 끼친다. 수냉과 유냉의 경우 단단하고 취성이 강한 마르텐사이트 구조를 가지므로 높은 경도값을 가지는 반면, 공냉과 로냉에서는 연성이 큰 펄라이트 구조를 가지므로 낮은 경도값을 가진다.
- 참 고 자 료 -
재료과학과 공학 : 313~333 page
열처리 요강 : 58~64 page
물리야금 강의노트
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  • 페이지수9페이지
  • 등록일2004.03.25
  • 저작시기2004.03
  • 파일형식한글(hwp)
  • 자료번호#244974
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