기계구조용탄소강의 열처리에따른물성치와조직관찰에관한연구

소개글

기계구조용탄소강의 열처리에따른물성치와조직관찰에관한연구에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목 차 …………………………………………………………………… Ⅰ
그림목차 ………………………………………………………………………………… Ⅲ
표 목 차 ………………………………………………………………………………… Ⅲ

요 약 ………………………………………………………………………………… Ⅳ

1. 서 론 ………………………………………………………………………………… 1

2. 이론적 배경 ………………………………………………………………………… 2
2.1 열처리 이론 ……………………………………………………………………………… 2
2.1.1 열처리 …………………………………………………………………………… 2
2.1.2 열처리의 종류 ………………………………………………………………… 2
2.1.3 가열과 냉각 방법 ……………………………………………………………… 2
2.1.3.1 가열 방법 …………………………………………………………………… 3
2.1.3.2 냉각 방법 …………………………………………………………………… 3
2.1.3.3 냉각 방법의 3형태 ………………………………………………………… 5
2.2 강의 열처리 ……………………………………………………………………… 7
2.2.1 불림(Normalizing, 燒準) ……………………………………………………… 7
2.2.1.1 보통 불림 …………………………………………………………………… 7
2.2.1.2 2단 불림 …………………………………………………………………… 7
2.2.1.3 항온 불림 …………………………………………………………………… 8
2.2.1.4 불림에 의한 결정립의 미세화 …………………………………………… 8
2.2.2 풀림(Annealing, 燒鈍) ……………………………………………………… 9
2.2.2.1 확산 풀림 …………………………………………………………………… 9
2.2.2.2 완전 풀림 …………………………………………………………………… 9
2.2.2.3 연화 풀림 …………………………………………………………………… 11
2.2.3 담금질(Quenching, 燒入) …………………………………………………… 11
2.2.3.1 담금질 작업 ………………………………………………………………… 12
2.2.4 뜨임(Tempering, 燒戾) ……………………………………………………… 14
2.2.4.1 뜨임의 본질 ………………………………………………………………… 14
2.2.4.2 뜨임 열처리 ………………………………………………………………… 14
2.2.4.3 뜨임이 일어나는 단계 ……………………………………………………… 14
2.2.4.4 뜨임 열처리의 종류 ………………………………………………………… 15
2.2.4.5 뜨임 조직 …………………………………………………………………… 16
2.3 전기로 ……………………………………………………………………………… 18

3. 실험 장치 및 방법 …<font color=aaaaff>..</font>

본문내용

기로의 외관
그림 3-2. 전기로의 내부 구조
실험 장치 및 방법
실험방법
시편 준비
① 시편절단 : SM35C 환봉을 절단기로 절단 후 선반으로 면을 다듬는다.
② 시편연마 : 사포를 이용하여 100번부터 높은 숫자인 2000번까지 연마한다.
실험 전 경도 측정
열처리 전의 시편을 로크월 경도기와 비커스 경도기로 경도를 측정하고 98%의 메탄올과 2%의 질산 용액으로 약 30초간 부식시킨 후 도립현미경으로 열처리 전의 조직상태를 확인한다.
시편의 열처리
① 담금질
- 분당 상승온도 : 4℃
- 목표온도 : 875℃
- 목표온도에서 지속시간 : 60분
- 지속시간이 끝나면 얼음물에 담궈서 급냉시킨다.
② 불림
- 분당 상승온도 : 4℃
- 목표온도 : 875℃
- 목표온도에서 지속시간 : 60분
- 지속시간이 끝나면 상온 상태에 두어 공냉시킨다.
③ 풀림
- 분당 상승온도 : 4℃
- 목표온도 : 875℃
- 목표온도에서 지속시간 : 60분
- 지속시간에 끝나면 전기로안에 둔채로 전기로 전원을 끄고 노냉시킨다.
④ 뜨임
- 분당 상승온도 : 4℃
- 목표온도 : 500℃
- 목표온도에서 지속시간 : 60분
- 지속시간이 끝나면 얼음물에 담궈서 급냉시킨다.
열처리 후 경도 측정
열처리 된 시편들을 로크월 경도기와 비커스 경도기로 경도를 측정하여 열처리 전의 값과 비교해 본다.
열처리 후 조직의 변화 측정
① 열처리 된 시편들의 표면을 사포로 다듬은 후 천으로 다시 한번 더 다듬어서 표면이 잘 부식되도록 한다.
② 98%의 메탄올과 2%의 질산 용액으로 약 30초간 부식시킨 후 도립현미경으로 열처리 된 조직의 상태를 확인한다.
모든 결과 값을 참고문헌의 값들과 비교하여 열처리의 효과와 방법에 다하여 검토하여 본다.
실험결과 및 검토
조직구조(현미경 조직사진)
그림 Ⅰ. SM35C 표준 조직
(×100)
그림 Ⅱ. SM35C 담금질(급냉처리)
(×100)
그림 Ⅲ. SM35C 불림(공냉처리)
(×100)
그림 Ⅳ. SM35C 풀림(노냉처리)
(×100)
그림 Ⅴ. SM35C 뜨임(급냉처리)
(×100)
측정 경도값
열처리방법
로크웰경도
비커스경도
표 준 조 직
1차
44.5HrC
550Hv
2차
48.2HrC
628Hv
3차
48.2HrC
615Hv
4차
47.0HrC
708Hv
5차
45.0HrC
564Hv
6차
47.0HrC
512Hv
평균
46.7HrC
596Hv
담금질 - 급냉
1차
43.5HrC
280Hv
2차
47.5HrC
365Hv
3차
47.6HrC
427Hv
4차
50.0HrC
365Hv
5차
49.7HrC
361Hv
6차
51.0HrC
384Hv
평균
49.6HrC
364Hv
불림 - 공냉
1차
36.0HrC
236Hv
2차
39.0HrC
335Hv
3차
39.0HrC
261Hv
4차
38.5HrC
276Hv
5차
37.6HrC
291Hv
6차
35.7HrC
277Hv
평균
37.6HrC
279Hv
풀림 - 노냉
1차
19.5HrC
225Hv
2차
16.5HrC
244Hv
3차
20.0HrC
250Hv
4차
20.0HrC
250Hv
5차
20.5HrC
249Hv
6차
16.0HrC
232Hv
평균
18.8HrC
242Hv
뜨임 - 급냉
1차
36.5HrC
393Hv
2차
37.0HrC
485Hv
3차
37.0HrC
505Hv
4차
36.5HrC
402Hv
5차
39.0HrC
417Hv
6차
36.0HrC
471Hv
평균
37.0HrC
446Hv
결 론
본 연구는 탄소강 SM35C를 대상으로 행한 전기로에서의 가열 후 각종 열처리 및 열처리후 금속의 성질 변화 실험을 하였으며, 또한 열처리 전후 금속재료의 조직을 광학 현미경사진을 촬영하여 검토하였다. 이에 따라 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다.
1. 금속의 열처리를 진행하는 과정에서 각종 열처리 방법 및 열처리에 대한 효용성 등을 다시 이해할 수 있는 기회가 되었으며, 전기로의 구조 및 사용방법 등을 실제의 실습을 통해서 습득할 수 있는 계기가 되었다.
2. 열처리 후 행해지는 표면 부식, 경도 실험 등을 통해 열처리 후 변한 금속의 여러 가지 성질들에 대한 데이터를 합리적으로 얻을 수 있었고 특히 경도 실험의 2가지 방법에 대한 차이점 및 데이터 산출 과정에서의 주의할 점등을 더욱 심도 있게 고찰할 수 있었다.
3. 이론적인 데이터와 실제의 실험 데이터를 비교한 결과 몇 번의 실험을 하였음에도 불구하고 이론적인 데이터에 근접하기 힘들었으며 그 원인을 분석한 결과 실험 일시가 틀려서 당일의 환경이 모두 달랐으며, 이에 따른 공랭시의 실내 온도차 및 냉각수의 온도를 정확히 일치 시키지 못했을 것이란 결론을 내렸다. 마지막으로 광학현미경은 상당히 정밀한 기기로서 사용함에 있어서 상당히 신중해야 했지만 사용에 미숙함으로 인하여 약간의 오차가 있는 것 같았다.
4. 실험을 함에 있어서 매번 같은 환경을 만들지 못해서 정밀도가 많이 떨어졌었고 데이터를 얻는 과정에서도 미숙함을 보인 실험이었던 것 같다. 하지만 이번 열처리를 통해서 얻은 데이터를 바탕으로 금속은 열처리 및 기타 가공 방법에 따라 같은 금속이라도 여러 가지 조직 및 변한 성질들을 효율적으로 얻을 수 있다는 것을 알게 되었으며, 앞으로도 금속의 광범위한 사용 빈도 및 효용성을 생각해 볼 때 그 대표적인 열처리에 대한 연구와 고찰이 심도 있게 행해짐으로 해서 향후 여러 가지 열처리 방법들을 각종 산업에 더욱 효율적으로 사용할 수 있을 것이라고 생각된다.
참 고 문 헌
1. 대한금속학회, 금속조직학, 희중당, 1997.
2. 홍영환 외, 열처리가이드, 원창출판사, 1993.
3. 이택순, 재료시험, 형설출판사, 1997.
4. 미텍엔지니어링, 금속 손상 진단, 진영사, 2002.
5. Denny A. Johns, Principles and prevention of corrosion. 2nd ed., 東和技術, 1999.
6. Barrett, C. R., Principles of Engineering Materials, 知成出版社, 2001.
7. 양훈영, 신금속재료학, 문운당, 1998.
8. 이종형, 선진 기계재료학, 문운당, 2000.

키워드

기계구조용탄소강,   열처리,   탄소강,   S45C,   s45c,   물성치,   S35C,   기계 구조용 탄소강