딜라토미터를 이용한 상변태 측정

목차

✿ Dilatometer란 무엇인가?

❤Dilatometer 측정 방법

❤dilatometer를 이용하여 측정가능한 데이터

❤금속 조직조사.

❤Austenite 과냉도 조사

✿ 미세경도 (Microhardness)와 나노경도(nanohardness)

※Reference

본문내용

형 조직을 가진다. austenite가 분해되면서 변태된 상은 조직학적인 측면에서는 크게 ferrite, pearlite, bainite, martensite 등으로 분류가 되고 있으며, 고온에서 생기는 ferrite와 pearlite는 주로 확산에 의해 austenite의 결정 입계에서 형성이 되며 그 형태는 polygonal 혹은 lamellar type 으로 분류가 되고 각각 GBA(grain boundary allotriomorph), lamellar pearlite 로서 정의된다. 따라서 고온에서의 austenite 분해는 확산 변태론에 의한 핵생성 성장 이론에 의해 설명이 간으하며 이에 따라 TTT curve 및 CCT curve 의 작성이 가능하다. 통상적으로 평형론적 해석에 의한 GBA ferrite의 개시온도는 Ae3으로 정의되며 lamellar pearlite의 개시온도는 Ae1으로 정의된다. 온도가 낮아짐에 따라 ferrite와 pearlite의 형성은 점차 Widmanstatten ferrite, degenerated pearlite로서 구분이 되고 있다. 온도가 더욱 낮아지면 bainite 조직이 형성이 되며 그 이하에서는 martensite 조직이 형성된다. 저온에서의 조직 형태는 평형론에 의한 해석에서 벗어나기 시작하며 그에 따라 상에 대한 용어도 매우 다양해지는 경향을 보이고 있으며 형성 기구에 대한 견해의 차이도 나타내고 있다. 이러한 morphology 측면에서의 변화는 비평형적인 변화로써 열역학적인 측면에서 보면 비평형적인 해석이 필요하며, 이에 따라 Twf(widmanstatten ferrite 개시 온도), Tbs(bainite 개시 온도), Tms(martensite 개시 온도) 등의 변태 개시 온도의 정의가 필요하며 합금원소의 거동(편석, partitioning) 에 대한 평형 비평형적 해석이 속도론적 모델의 해석을 위해 필요하다.
속도론적 모델은 종래에는 주로 Avrami 식을 사용하여 실험 data와의 회귀분석에 의해 구하고 있으나 최근에는 핵생성과 성장 이론의 발달과 함께 핵생성 성장을 분리하여 취급하고 있다.
조직학적 측면에서의 ferrite side plate(FSP), Widmanstatten ferrite(WF)와 upper bainite(UB)는 구분하기 어려운 조직인데 온도가 낮아짐에 따라 FSP-> WF -> UB 순으로 생성된다.
냉각속도가 늦은 경우에는 핵은 주로 polygonal ferrite에 의해 형성이 되고 온도가 내려감에 따라 Widmanstatten ferrite가 형성이 되며 잔류 austenite는 pearlite로 변태된다. 냉각속도가 증가함에 따라 polygonal ferrite는 국부평형에서 para 평형으로 천이되며, Widmanstatten ferrite의 분율이 증가되어 가고 pearlite의 형성은 억제되며 bainite가 생성되기 시작한다. 냉각속도가 더욱 증가되면 핵생성은 Widmanstatten ferrite로 시작되며, bainite 의 분율이 증가된다. 따라서 냉각속도에 따른 상의 형성 mode는 다음과 같다.
PFL -> PEP -> PER (slow cooling rate)
PFL -> PEP -> WFP -> PER
PFL -> PEP -> WFP -> BAI (intermidiate cooling rate)
PFP -> WFP -> BAI
WFP -> BAI (fast cooling rate)
미세경도 (Microhardness)와 나노경도(nanohardness)
1)미세경도 (Microhardness) : 측정장비에 계측현미경이 필요하다. 미세경도 시험은 금속의 경도를 결정하는 단결정립 내에서 시험이 이루어질 수 있기 때문에 금속의 미세구조를 연구하는데 아주 유용하다. 크게 비커스(Vickers)와 누우프(Knoop)시험법으로 대표된다. 비커스압입자는 거의 정사각형이지만 누우프압입자는 긴마름모형이다.
압입자국이 정확하게 위치할 수 있도록 시편은 정확하게 고정되어야 한다. 용접부의 열영향부의 경도는 이동지지대를 사용한다.
2)나노경도(nanohardness) : 마크로 사이즈에서는 Brinell이나 Vickers hardness test 를 이용하여 경도를 측정하였으나 나노 사이즈에서는 나노 인덴터를 이용한다. 나노 인덴터의 원리는 기존의 Brinell이나 Vickers 와 같으나 접촉 면적과 수직 항력이 나노 스케일이 된다. 따라서 다양한 재료에 대한 나노 사이즈 경도를 측정하여 경도와 관련된 물리적 특성 값들을 계산하여 이를 나노 구조물에 적용하여 나노 구조물의 신뢰성 및 거동을 예측 및 분석할 것이다.
=>나노 indentor후 AFM 사진(5μm)
=>다양한 indentor Tip(20nm~100nm)
※Reference
http://www.dilatometer.co.kr/analysis/analysis_main.htm
http://www.dilatometer.co.kr/determine/determine_main_all.htm
http://blog.naver.com/ykk96222?Redirect=Log&logNo=80019568125
http://knut.kumoh.ac.kr/~html/upload/ch-2-2.hwp
http://klic.yeskisti.net/linking/detail.jsp?cn=TRKO200200005257&dbt=TRKO&org_code=O150&site_code=SS1009&service_code=01
http://mecad.postech.ac.kr/mms/sub_3_1_4.php
http://www.gohanmi.com/CETR-NANO%20INDENTER.htm
http://icm.re.kr/journal/journal/pdf_view.jsp?paper_id=54575&filepath=data/paper/01/4001/01.pdf
'structure and properties of engineering alloys' by Smith, (P.26~58)
(이경종 교수님이 발표하신 논문들을 참조하였습니다.)

키워드

딜라토미터,   상변태,   오스테나이트,   냉각곡선,   경도계,   페라이트,   마르텐사이트