[일반기계공학] FE-C 상태도

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[일반기계공학] FE-C 상태도에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

시멘타이트의 분율(wt%) =
따라서 723℃와 상온에서 페라이트의 탄소 고용도한계의 차이가 거의 없기 때문에 펄라이트 조직은 상온에서 약 88%의 페라이트와 12%의 시멘타이트로 구성되어 있게 되고, 또한 페라이트와 시멘타이트의 밀도가 거의 비슷하기 때문에 펄라이트 조직에 나타나는 페라이트와 시멘타이트의 면적비율은 약 7:1정도가 된다.
◆ 아공석강0.4%C의 아공석 탄소강을 900℃(그림 2.3의 a)로 가열하여 충분한 시간동안 유지하게 되면 공석탄소강에서와 마찬가지로 균일한 오스테나이트로 된다. 그리고는 이 아공석강을 그림 2.3의 b점(약 775℃)까지 서냉시키면 오스테나이트 결정립계에서 初析페라이트(proeutectoid ferrite)가 우선적으로 핵생성하기 시작한다. 이 강을 다시 c 점까지 서냉시키면 초석페라이트는 오스테나이트 속으로 계속해서 성장해간다. 이때 페라이트가 형성된 지역의 과잉탄소는 오스테나이트-페라이트 계면으로부터 오스테나이트 속으로 밀려나므로 남아있는 오스테나이트의 탄소량은 점점 많아지게 된다. 따라서 Ａ1 변태온도 직상인 c 점에 도달되면 남아있는 오스테나이트의 탄소량은 0.4%에서 0.8%로 증가하게 된다. 한편 Ａ1 변태온도인 723℃ 직하인 d 점에 도달되면 남아있는 오스테나이트는 공석반응에 의해서 펄라이트로 변태하게 된다. 펄라이트를 구성하고 있는 페라이트는 초석 페라이트와 구별하기 위해서 共析페라이트(eutectoid ferrite)라고 부르며, 이 두 페라이트의 조성은 평형조건하에서는 같아진다.Ａ1 변태온도 직상인 c 점에서 지렛대법칙을 사용하면 초석 페라이트와 오스테나이트의 중량분율을 다음과 같이 계산할 수 있다.초석 페라이트 분율 (wt%) = 오스테나이트 분율 (wt%) =
723℃의 Ａ1 변태온도에서 남아있는 모든 오스테나이트는 Ａ1 변태온도 이하로 냉각될 때에 펄라이트로 변태하기 때문에, 그림 2.3에서 Ａ1 변태온도 직하인 d 점에서의 펄라이트의 중량분율은 Ａ1 변태온도 직상인 c 점에서의 오스테나이트의 중량분율과 같게 될 것이다. 따라서 0.4%C의 아공석강에 있어서 723℃ 직하의 온도에서 존재하는 펄라이트의 중량분율은 50%가 된다. 한편 Ａ1 변태온도와 상온에서 페라이트의 탄소 고용도한계의 차이는 미미하므로 상온에서의 초석 페라이트와 펄라이트의 상대적인 양은 d 점에서 계산된 값과 비교해서 큰 차이가 없다.
◆ 과공석강과공석 탄소강을 서냉시킬 때 나타나는 초석상은 시멘타이트이다. 1.2%C의 과공석강을 950℃(그림 2.3의 g점)에서 오스테나이트화한 후에 냉각할 때에 나타나는 미세조직 변화과정을 살펴보기로 하자. 이 강이 그림 2.3의 h점의 온도로 서냉되면 오스테나이트 결정립계에서 初析시멘타이트(proeutectoid cementite)가 핵생성되어 성장하게 된다. 다시 이 강이 j점까지 냉각되는 동안에 초석시멘타이트는 계속 성장해 가면서 오스테나이트에 있는 탄소를 고갈시키게 된다. 이 냉각과정이 평형냉각이라고 가정할 때에 j점의 온도에서 남아있는 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 초석시멘타이트와 구별하기 위해서 共析시멘타이트(eutectoid cementite)라고 부른다.Ａ1 변태온도 직상인 그림 2.3의 j점에서 지렛대법칙을 사용하면 초석시멘타이트와 오스테나이트의 중량분율을 구할 수가 있다. 즉,초석시멘타이트 분율 (wt%) = 오스테나이트 분율 (wt%) =
아공석강에서와 마찬가지로 공석온도인 723℃ 직상에서 남아있는 오스테나이트는 723℃ 이하로 냉각시 펄라이트로 변태하므로 그림 2.3에서 Ａ1 변태온도 직하인 d 점에서의 펄라이트의 중량분율은 Ａ1 변태온도 직상인 k점에서의 오스테나이트의 중량분율과 같게 될 것이다. 따라서 1.2%C의 과공석강에 있어서 723℃ 직하의 온도에서 존재하는 펄라이트의 중량분율은 93.2%가 된다. 한편 Ａ1 변태온도와 상온에서 페라이트의 탄소 고용도한계의 차이는 미미하므로 상온에서의 초석시멘타이트와 펄라이트의 상대적인 양은 k점에서 계산된 값과 비교해서 큰 차이가 없다.그림 2.7은 1.4%C의 과공석강을 970℃에서 오스테나이트화한 후 서냉(100℃/hr)한 조직을 보여주는 것으로서, 초석시멘타이트가 오스테나이트 결정립계를 따라서 망상으로 형성되어 있는 것을 볼 수 있다.
　

키워드

상태도,   농도표시법,   FE-C