공학 업로드 기계재료 - 탄소강의 상태도와 상 레포트 MM

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공학 업로드 기계재료 - 탄소강의 상태도와 상

[공학] 기계재료 - 탄소강의 상태도와 상

탄소강의 상태도와 상

순철은 탄소원자가 함유되면 두 가지의 변화가 나타난다. 즉 변태온도가 낮아지고 변태가 단일온도에서 일어나는 것이 아니라 어느 온도범위에 걸쳐서 일어나게 된다. 이러한 내용이 그림 2.1에 잘 나타나 있다. 엄격하게 말해서 시멘타이트(Fe3C)로 불리 우는 금속간화합물은 평형상이 아니기 때문에 이 상태도는 엄밀하게 말하면 평형상태도가 아니다. 어떤 조건하에서 시멘타이트는 더욱 안정한 상인 철과 흑연으로 분해될 수 있다. 그러나 Fe3C는 한번 형성되기만 하며 실질적으로 매우 안정하므로 평형상으로 간주된다. 이러한 이유로 인해서 그림 2.1의 상태도는 준안정 상태도이다.

(1) 표준조직의 탄소강을 가열한 경우의 조직변화

담금질, 풀림 등의 실제 열처리에 있어서는 모든 경우 강을 먼저 오스테나이트 상태로 가열하는데 이것을 오세테나이트화라 한다.

먼저 순철의 페라이트를 상온에서 가열해나가는 경우를 생각해보면 600~700℃ 부근까지는 그림 2.1에서와...탄소강의 상태도와 상

순철은 탄소원자가 함유되면 두 가지의 변화가 나타난다. 즉 변태온도가 낮아지고 변태가 단일온도에서 일어나는 것이 아니라 어느 온도범위에 걸쳐서 일어나게 된다. 이러한 내용이 그림 2.1에 잘 나타나 있다. 엄격하게 말해서 시멘타이트(Fe3C)로 불리 우는 금속간화합물은 평형상이 아니기 때문에 이 상태도는 엄밀하게 말하면 평형상태도가 아니다. 어떤 조건하에서 시멘타이트는 더욱 안정한 상인 철과 흑연으로 분해될 수 있다. 그러나 Fe3C는 한번 형성되기만 하며 실질적으로 매우 안정하므로 평형상으로 간주된다. 이러한 이유로 인해서 그림 2.1의 상태도는 준안정 상태도이다.

(1) 표준조직의 탄소강을 가열한 경우의 조직변화

담금질, 풀림 등의 실제 열처리에 있어서는 모든 경우 강을 먼저 오스테나이트 상태로 가열하는데 이것을 오세테나이트화라 한다.

먼저 순철의 페라이트를 상온에서 가열해나가는 경우를 생각해보면 600~700℃ 부근까지는 그림 2.1에서와 같은 페라이트조직에 특별한 변화는 일어나지 않는다. 780℃에서 강자성체로부터 상자성체로 변하지만 여기에서도 조직변화가 일어나지 않으나 이 부근의 온도가 되면 페라이트 결정립의 성장이 일어나기 시작한다. 그리고 911℃의 A3변태점을 약간 넘으면 오스테나이트로의 변태가 시작된다. 그림 2.1은 그때의 길이변화와 조직변화를 설명적으로 나타낸 것이다. 즉, A3점 이하의 ①의 상태에서는 페라이트의 1상이 A3점을 넘으면 ②와 같이 페라이트의 결정립계 부분에 작은 오스테나이트 결정이 새롭게 발생한다. 온도를 조금씩 올리면(혹은 일정온도에서도 시간을 길게 하면), 그 새로운 결정은 점점 커지고, 또 동시에 계속해서 새로운 결정이 만들어진다. 이들 새로운 결정은 주위의 페라이트 결정속으로 번져서 결국에는 오스테나이트 결정립과 부딪칠 때까지 나간다. 그 부딪친 부분이 새로운 오스테나이트 결정립계가 된다. 이와 같이 해서 페라이트가 전부 오스테나이트로 변화하면 ③과 같이 다시 다각형의 1상 조직이 된다. 다시 온도를 높이면 다음으로는 오스테나이트 결정립끼리 침식이 시작되고 ④와 같이 점점 작은 수의 큰 결정립이 되어간다. 이것을 결정립의 성장 이라 한다.

아공석강의 경우는 그림 2.2에서 볼 수 있는 것처럼 페라이트+펄라이트 조직 가운데 A1점을 넘는 부분에서부터 먼저 펄라이트가 오스테나이트로 변태하기 시작한다. 이때는 우선 펄라이트 속의 페라이트와 시멘타이트의 접촉면 부분에 오스테나이트의 핵이 생겨 이것이 ②와 같이 펄라이트를 침식해서 번져나간다. 그리고 펄라이트가 없어지면 ③과 같이 오스테나이트와 페라이트의 2상조직이 되고, 온도가 높아짐에 따라 양상 사이에서 탄소원자의 확산에 의해 서로 탄소농도를 변화하면서 오스테나이트 페라이트를 침식해 가면서 A3를 넘으면 ④와 같이 오스테나이트 1상이 된다. 이 다음 다시 가열을 해주면 그림 2.1과 같이 오스테나이트립의 성장이 일어난다.

과공석강에서는 그림 2.3과 같이 역시 우선 펄라이트부가 오스테나이트로 변화가 시작되고(②), ③에서 나타내는 망상시멘타이트+오스테나이트 조직이 된다. 다시 가열하면 망상시멘타이트는 그 가는 부분과 돌출부분 등에서 먼저 오스테나이트에 고용되며, 시멘타이트강이 단절되어 ④와 같은 입상이 된다. 오스테나이트에 대한 시멘타이트의 고용은 체적의 팽창을 수반하므로 길이가 달라진 곡선으로 되어 ③→④ 부분의 길이구배는 오스테나이트 1상이 되는 Acm이상에서의 구배보다 크다. 시멘타이트가 입상이 되면 오스테나이트의 결정성장이 일어나기 시작해서 Acm를 넘어 시멘타이트를 완전히 고용해서 ⑤와 같은 오스테나이트 1상이 된다.

이상과 같이 페라이트 혹은 펄라이트를 가열하면 새로운 오스테나이트의 무수한 미세결정이 생기고 그것이 성장되어 간다. 변태가 끝난 직후에도 결정립의 크기는 비교적 가늘다. 그 시점에서 곧바로 냉각하면 다시 페라이트, 펄라이트로 만들어져 한층 미세한 조직이 되고

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자료제목 : 공학 업로드 기계재료 - 탄소강의 상태도와 상

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