[공학] STS 304, S45C, AZ91HP의 조직 관찰

목차

▷ 실험 주제

▷ 실험 목적

▷ 사전 조사

▷ 실험 준비물

▷ 실험 순서

▷ 실험 방법

▷ 실험 결과

▷ 후기 및 고찰

본문내용

하는 것이
다. 그 공정은 미세구조의 다양한 부분이 명확히 구분되어지도록 되어야 한다. 이것은 polish된 표면에
화학작용을 일으키는 적적한 시약의 사용으로 가능하다. 두 개의 또는 그 이상의 상으로 구성된 합금에
서 그 구성성분은 시약에 의해 그 성분의 하나 또는 그 이상이 선택적인 침입을 받음으로서 Etching되
는 동안 드러나게 된다. 단상의 합금이나 순수한 금속에서 여러 입계에 침범하는 시약의 속도차이에 의
해서 입계가 볼 수 있게 되고 대조가 이루어진다. 침범속도의 차이는 주로 polish된 표면의 다른 결정
각도와 연관되어있다. Etching 시약에 의해 화학적 부식이 일어나므로 polishing된 표면의 입계는 골짜
기 모양으로 나타난다. 이 골짜기 부분을 비추는 현미경으로부터 나오는 빛은 현미경 밖으로 반사되고
그 입계는 검은 선으로 나타난다. 적절한 엣칭 시약의 선택은 그 금속이 합금 그리고 보기 위한 구조에
의해 결정된다.
※엣칭용액 : AZ91, S40C - Nital(질산3%+메탄올97%)용액, STS304-옥살산용액(전해엣칭)
Nital 3% 옥살산 용액 AZ91 엣칭 STS304 전해엣칭
바. Metallography
☞ 실제로 미세조직을 관찰하는 단계로서 목적에 따라 다양한 현미경을 사용하게 된다. 조직의 시편을 광학
현미경을 이용하여 관찰한다. 배율은 낮은 X100부터 시작하여 차츰 배율을 올려 보는 것이 좋다. 그 이유
는 처음부터 높은 배율을 보게 되면 전체적인 조직의 형상을 인지하기가 힘들기 때문이다.
관찰 전에 표면에 불순물, 이물질 등이 남아 있을 수 있으므로 반드시 알콜로 표면을 소독해야 한다. 소
독 한 후 알콜은 닦아내지 말고 드라이기로 말려준다. 말릴 때 드라이기를 상하좌우로 흔들거나 움직이면
물결이 생겨서 조직관찰에 어려움이 생길수 있으므로 한 방향으로 움직이지 않고 말려준다. 또한 금속은
공기중의 산소와 반응하여 부식 될 수 있으므로 최대한 빨리 표면을 관찰 한다.
7. 실험 결과
○ 조직 사진
① AZ91
×100
×400
×600
② S40C
×100
×400
×600
③ STS304
×100
×400
×600
※실험결과
① AZ91 - 전반적인 미세조직 특징은 결정립계로부터 대표적인 불연속 석출상인 라멜라 구조(층상구조)의 상이 석출되어 결정립 내에 존재를 한다. 기지영역과 일정한 결정방위 관계를 가지며 석출이 되고 있다.
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☞ Mg-Al-Zn 계 합금으로 넓은 고용체 영역이 존재하고 Al과 Zn양에 의해서 이나
화합물중 하나나 양쪽의 화합물이 정출한다. Zn량이 적은 조성에서는 화합물
이, Zn양이 많아지면 화합물이 정출을 한다.
② S40C - 일반적으로 관찰이 되는 하얀 페라이트와 펄라이트가 발견이 되었습니다.
③ STS304 - 상온일시 오스테나이트 조직을 가지며, 조직은 등축오스테나이트 결정립이다. 결정립계에
형 탄화물 석출을 한다. 광학현미경에서는 관찰이 불가능 하지만 SEM으로 관찰시에 매우
작은 에치피트도 관찰가능.
※ 결정립 크기 측정
☞ 결정립의 형상은 매우 다양해서 3차원적으로 정확히 측정하기가 어렵다. 결정립의 크기는 그 재료의 기계
적 성질을 비롯한 각종 성질에 끼치는 영향이 크다. 따라서 결정립을 비교적 간단히 측정하기 위한 방법
이 이용이 되고 있으며, 일반적인 결정립의 측정방법에는 서클법, 직경측정법이 있다. 여기서는 정확도가
낮은 직경측정법 보다는 서클법을 사용을 하겠습니다.
<<서클법>>
☞ 조직 사진위에 정해진 직경의 원을 그린 후 원안에 들어가는 결정립의 수와 경계선에 걸리는 결정립의
수로 결정립의 평균면적을 구하는 방법으로 구하는 식은 다음과 같다.
위식에서
: 평균 입자 면적
: 사진 위의 측정면적
z : 원 내부에 들어가는 입자의 수
n : 원호에 걸리는 입자 수 (걸리는 입자를 고려해주는 인자 Oretel인자=0.67)
V : 배율
8. 후기 및 고찰
☞ 이번학기에 복학하여 한 두 번째 실험 이었다. 처음에 했던 냉각곡선을 이용한 상태도 작성 실험과는 달리
이번 실험은 매시간 매시간이 바쁘고 힘들었다. 조직관찰을 단순히 표면을 보는 것으로 알고 있었지만, 표
면을 보기 전까지 처음부터 직접 시료를 절단하는것 부터 엣칭까지 직접 다 해야 하는 것이었다. 직접 금
속을 다루는 첫 실험이라 그런지 기대도 되고 들뜬 마음으로 실험에 임하다가 종종 실수도 하고 했었다.
비록 아무것도 모르는 상태에서 시작한 실험이지만 하나부터 열까지 나 스스로가 실험을 하고나니 더욱더
배운바가 많은것 같았다. 또한 설명으로만 들었던 광학 현미경도 직접볼수 있었고, 다 배운 내용을 직접
몸소 이행해보니 더욱더 빨리 이해가 가고 내용이 머릿속에 잘 들어왔다. 비록 탄소강이 과엣칭이 되어 아
쉬운점도 있었다. 과엣칭된 탄소강을 글라인딩-폴리싱-엣칭을 수차례 반복했다. 열심히 노력하고 신경을
썼지만 자꾸 그런 상황이 반복되었다. 하지만 똑같은 작업을 계속 할수록 더욱더 능숙한 솜씨로 해내고 있
었다. 또한 엣칭이 완료된 금속의 조직을 보면서 정말 신기하기도 했다. 수업 교재에만 나왔던 조직이 직
접 눈에 보이는 것 이었다. 실제로 조직을 보고, 결정립과 결정립계가 나눠져 있는 것 등등 알고 있던
지식을 직접 눈으로 보니 너무나 새로웠다. 이번 실험을 하면서, 직접 수업시간에 듣고 배운 내용을 한번
이라도 몸소 실험을 해보았으면 좋겠다는 생각이 들었다. 막연히 설명만 듣고는 이해하기 힘든 부분도
많고 나중에 졸업 후 취직을 해서도 직장에 간다면 실험했던 수업 하나하나가 경험이 되어 능숙하게 처리
할 수 있을 것이다. 이번 실험하면서 금속의 조직을 관찰하기 위한 작업은 어디에 가던지 기술자 못지않게
잘 할 수 있을 것 같다. 다만 아쉬운 점이 있다면, 직접 눈으로 처음 본 광학현미경의 사용법에 대해서
조금 더 가까이 다가가지 못했다는게 아쉽다. 다음 실험수업을 듣는다면 실험할 때 사용하는 기기의 사용 법을 모두 배우고, 좀더 관심을 가지고 다가 갈것이다. 이번 실험을 통해 조직에 관해 많은것들을 배울 수
있었고, 실험의 중요성을 깨닫게 해준 중요한 시간이었다.

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STS 304,   S45C,   AZ91HP,   조직관찰