철강재료 미세조직 관찰

목차

1. 실험목적

2. 이론적 배경

3. 실험방법

4. 실험결과

5. 결과

6. 분석및토의

7. 소감및건의

본문내용

어진 것이 없어, 분율을 이론값과 유사하고 미세조직의 크기가 600℃ 보다 작아진 것으로 보이는데 그것은 온도를 더 많이 가하면 dislocation이 많이 생기고 그에 따른 grain boundary도 더 많이 생기기 때문에 크기가 미세조직의 결정이 큰 것이 보이긴 하지만 작아진 미세조직이 더 많이 보인다.
(4)800℃(수냉)
-> 800℃ 에서는 공석온도(727℃)를 넘어섰으므로 100% austenite가 생기는데 이것을 수냉, 즉 급랭을 시키면 100% 마르텐사이트가 생기게 된다. 800℃에서 급랭시켰기 때문에 900℃에서 급랭시킨 것보다 결정립이 미세하다. 그 이유는 오스테나이트는 온도의 상승과 가열시간이 길면 길수록 결정입자도 조대해지기 때문에 뒤에 나올 900℃ 보다는 800℃ 의 크기가 작다.
* 오스테나이트(Austenite)
-Fe에 탄소가 최대 2.1% 고용된 고용체(solid solution)를 말한다. 인성이 크고 비자성체이며 HB 는 약 155정도이다.
강을 고용체의 범위까지 가열하면, 강의 결정립은 변태점에서 미세하여 지며 다시 가열하면 결정립이 성장한다. 또한 온도의 상승과 가열시간이 길면 길수록 결정입자도 조대해진다.
* 마르텐사이트(Martensite)
오스테나이트화된 철-탄소 합금이 비교적 낮은 온도까지(상온 부근)까지 급랭(quenching)될 때 형성된다. 오스테나이트의 무확산 변태에 의해 탄소가 과포화된 준안정화 상태의 철로 미세구조중 가장 단단하고 강하다.
(5)900℃(수냉)
-> 여기서도 공석온도를 넘어섰기 때문에 강이 100% 오스테나이트화 되었고, 그걸 급랭을 시켰기 때문에 100% 마르텐사이트가 나오게 된다. 온도의 상승이 800℃ 보다는 크기 때문에 결정립이 800℃ 보다 조대하다.
(6) 1000℃(공냉)
-> 1000℃ 까지 가열을 하면 강이 austenite화 되고 만약 그것을 노냉 한다면 초기시편과 유사하게 나올 것으로 추측이 되나(조대 pearlite), 공냉을 하게 되면 미세 pearlite가 나오게 된다. 이론적으로 보면 그렇게 되나 실제는 이론과 다르기 때문에 마르텐사이트가 나오는 경우도 있고 베이나이트가 나오는 경우도 생기게 된다.
※ 경도값 그래프와 해석
-> 600℃(수냉)과 700℃(수냉)에서 경도 값이 차이 나는 이유는 실험의 오차로 생긴 것 같다. 공석온도를 넘게 열처리를 하지 않았기 때문에 생성되거나 없어진 것이 없으므로 경도 값과 분율의 차이는 없다.
800℃(수냉)과 900℃(수냉)에서 경도값이 갑자기 커진 이유는 공석온도를 넘게 열처리하여 강이 austenite화 된다. 그것을 급랭을 시키면 100% 마르텐사이트가 나오게 되는데 이리하여 경도값이 갑자기 커지게 된다. 800℃ 보다 900℃에서 경도값이 큰 이유는 오스테나이트는 온도 상승과 가열시간이 길수록 결정입자가 조대해지는데 이 결정입자가 마르텐사이트으로 변하게 된다. size가 작아질수록 경도는 증가하게 되어 800℃에서 의 경도가 900℃가 크다.
(5) 분석 및 토의
미세조직 분율 측정시 간격이 다른 3개의 그리드로 분율을 측정하였는데 여기에서 분율이 이론값과 차이가 나는 이유는 점과 점사이의 간격이 크면 클수록 정확도가 떨어져 오차가 발생하게 되고, 사람이 손으로 할 수 있는 것은 한계가 있기 때문에, 정확한 값이 나오기가 힘든 것 같다.
경도측정에서 4회를 측정을 하였는데, data가 어떤 경우는 심하게 다르게 나온 경우가 있었는데, 그런 것은 한 번 경도를 측정했던 곳을 다시 찍게 되면 측정했던 곳은 전위가 뭉쳐져 더 강하게 돼 앞에서 측정한 것 보다 큰 값이 나오게 된다. 또, 로크웰 경도기를 사용할 때 포인트를 맞추기 힘들기 때문에 시편의 가장자리를 찍게 되는 경우 마운틴한곳이랑 겹쳐져서 찍히는 경우도 있기 때문에 경도가 낮게 측정되는 경우도 있었다.
(6) 결론
이번 실험으로 중탄소강을 공석온도 이하로 열처리를 한 경우 추가로 다른 상이 생기지 않기 때문에 분율은 변화가 없고 온도가 공석온도(727℃) 이하에서 열처리를 하지 않았기 때문에 생성되거나 없어진 것이 없으므로 경도 값과 분율의 차이는 없다.
공석온도 이상으로 열처리를 한 경우 100% austenite에서 급랭을 시키면 100% 마르텐사이트가 나오게 되는데 austenite는 온도의 상승과 가열시간이 길면 길수록 결정입자도 조대해진다. 따라서 800℃가 900℃보다 마르텐사이트의 결정입자가 미세하다. 경도는 결정립이 미세할수록 증가하기 때문에 800℃에서의 경도가 900℃의 경도보다 크게 나온다.
1000℃에서 공냉을 시킨 경우, 이론상으로는 초기시편에서 나오는 조대 pearlite와는 달리 미세 pearlite가 나와 경도가 증가한 것으로 보인다. 이론으로는 그렇지만 실제로는 austenite에서 마르텐사이트가 나올 수도 있고 베이나이트가 나올 수도 있다. 그렇게 해서 경도가 크게 증가했을 가능성도 있다.
(7) 소감 및 건의
실험이란 것은 하면 할수록 힘든 것도 있긴 하지만 왠지 모르게 실험 과목은 재미있는 것 같다. 책상에 앉아서 공부하는 것이 아니라 하나하나 해보면서 책을 찾아가고 모르는 것을 질문을 하며 알아가는 것이 기분이 좋다고나 할까? 하여튼 좀 이상한 기분이다. 이번 실험을 할 때 알루미나 작업을 할 때 잘못 씻어서 폴리싱을 한 번 다시 해 약간의 고생을 했지만 조교형이 잘 도와줘서 실험을 잘 끝낼 수 있었다.
이번 실험에서 알게 된 점도 많았는데 공석온도 보다 낮은 온도로 가열을 하면 결정립의 크기만 변할 뿐 분율은 변하지 않는다는 점, 분율을 측정하는 가장 기본적인 방법, 결정립 크기의 따른 경도의 증가, 공석온도 이상으로 가열을 하여 급랭을 시켰을 때 마르텐사이트가 나와 경도를 급격히 증가시킨다는 점, 공석온도 이하에서는 온도를 증가시키면 증가시킬수록 결정립의 크기가 작아지나 공석온도 이상에서 오스테나이트는 온도를 증가시키면 결정립이 커져 경도에 영향을 준다는 점도 알게 되었다.
사람은 실수가 없을 수는 없지만, 이번 실험에서 실수한 것을 바탕으로 다음번에 실험을 할때는 좀더 정확하고 차분하게 실험을 해야겠다.

키워드

평형상태도,   등온변태도,   로크웰,   분율,   그리드,   오스테나이트