신소재 공학 실험보고서

소개글

신소재 공학 실험보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목 차

Ⅰ. Fe-Fe3C 평형상태도

Ⅱ. THERMOCOUPLE(열전대)

Ⅲ. 열처리의 종류 및 방법

Ⅳ. 철강의 탄소함량에 따른 조직 변화

본문내용

M : 순 Fe의 A2변태점. 자기 변태점, 큐리점
Mo : 강의 A2변태점, 769°C
S : 공석점, 723°C, C량 0.85%, γ고용체로부터 α고용체와 시멘타이트가 동시에 석출하는 온도
s(r고용체) ⇔ P(α고용체) + K(Fe2C)
P : 고용체에 대한 탄소(C)의 최대 용해도를 가지는 점(0.025%)
PSK : 공석선, 강의 A1변태점, 723°C: \"K점의 c량 667%
PQ ; 다 고용제에 대한 시멘타이트의 용해도 곡선, 상온에서 C 의 용해도는 0.006%이다
Ⅱ. THERMOCOUPLE(열전대)
열전대는 두 종류의 금속을 접합하고, 양 접점에 온도를 다르게 해주면 온도차에 비례하여 열기전력이 생기는 지벡(Seebeck) 효과를 이용하여 넓은 범위의 온도를 측정하기 위해 만들게 된 장치이다. 한쪽 접촉점을 기준점으로 삼고 측정하고자 하는 부위에 다른 접촉점을 위치하면 기전력의 크기로 온도차를 알 수 있으므로 기준점의 온도와 비교하여 온도를 측정하게 된다.
열전대는 두 금속선이 한쪽 끝에서는 합쳐지고 다른 한쪽은 장비 또는 부속품에 연결한다. 일반적인 열전대에서 접촉점은 온도가 일정하기 때문에 기준접점이라 하고, 측정하고 싶은 곳에 위하는 접촉점을 측온접점이라고 한다. 기전력의 크기에 인하여 온도가 나타나기 때문에 이것을 이용하여 전기 신호로 바꾸어 증폭할 수 있기 때문에 측정이 가능하다. 이러한 열전대는 열전기 회로의 법칙을 따른다. 동일 금속의 법칙, 중간 금속의 법칙, 중간 온도의 법칙이다. 동일 금속의 법칙은 같은 종류의 금속으로 구성된 회로는 열기전력이 발생하지 않는 것을 의미한다. 중간 금속의 법칙은 일정한 온도 구간에서는 다른 금속의 영향이 없는 것을 의미하는 법칙이다. 중간 온도의 법칙은 열기전력은 회로 중간의 온도에 영향을 받지 않는 것을 의미한다. 때문에 열전대 사이의 기전력으로 온도를 환산 장치 사이에 거리가 멀어도 되며, 회로 도중의 온도 변화와 금속선의 굵기·길이나 두 접점 이외의 온도는 측정값에 영향을 주지 않는다.
열전대는 -200~1700℃까지 넓은 범위의 온도범위를 0.1~1%의 오차로 측정이 가능하고, 역학적 유연성이 있어 그 모양을 사용하는 것에 따라 적합하게 바꿀 수 있다. 하지만 측정 위치에 따라 열전대의 종류에 제한이 있고, 측정온도의 0.2% 이상의 정밀도를 얻는 것이 힘들다. 하지만, 이러한 정밀도에 비해 가격이 싸다. 때문에 발전소, 제철소 등에서 사용하고, 내구성이 좋아 극한상황에서 많이 이용된다. 또한 표준 커넥터에 여러 가지 타입이 공통적으로 사용 될 수 있고, 외부 전원이 불필요하다. 기준접점을 중심으로 측온접점에서 상대적인 온도가 측정되므로 기준접점의 온도를 일정하게 유지해주어야 한다. 고온에서 사용하는 경우, 열에 의해 산화되므로 주기적으로 점검을 해주어야한다. 빠른 응답속도를 위해 머리카락보다 가는 것도 있지만, 보통은 직경이 0.5~1mm 정도의 선으로 만들어진다. 또한, 얇기 때문에 특정한 곳이나 좁은 장소의 온도 측정도 가능하다.
열전대는 금속 쌍 교정 조합으로 만들 수 있다. 가장 보편적인 기본 금속 열전대는 J(Ir, 콘스탄탄), K(크로멜, Ni, Cr, 알루멜, Al, Mn 등), T(Cu, 콘스탄탄), E(크로멜, 콘스탄탄, Cu, Ni), N 타입이다. 이외 R, S, B(R, S, B 모두 Pt, Rh로 구성), G(W), C(W5), D(W3) 타입은 고온 측정에 특화 된 귀금속 및 합금 재질 열전대이다. U, V 타입은 비보상 구리 재질로 온도 기준이 정립되지 않아 열전대 온도센서로 이용되지 않는다. 각 조합은 서로 다른 온도 범위와 환경을 갖는다, 열전대 금속 자체의 성질 외에도 와이어의 직경, 피복과 같은 구성에 따라 온도 범위와 특성이 좌우 된다.
열전대 교정 조합이 온도 범위를 제어하지만, 최대 범위는 또한 열전대 와이어의 직경에 의하여 제한된다. 이 뜻은 매우 얇은 열전대 와이어는 최대 온도 범위에 도달하지 못할 수도 있다는 것을 의미한다.
열전대는 접점 형태에 따라 선단노출형, 접지형, 비접지형으로 나눌 수 있다. 선단노출형은 열전대를 보호대 밖으로 노출시킨 형태이다. 온도 변화에 따른 응답속도가 빠르다는 장점이 있지만, 기밀성이 좋지 않아 고온, 고압, 부식이 많은 곳에서의 사용을 피해야하는 단점이 있다. 때문에 비부식성 가스 온도 측정과 같은 노출로 인한 부식 및 압력으로 인한 파손 등이 일어날 위험이 적은 환경에 적합하다.
접지형은 접점을 금속으로 된 보호대 외피에 연결한 형태이다. 응답속도가 좋으면서도 고온 고압에 사용할 수 있는 장점이 있다. 하지만 접점이 금속 외피에 연결되어 있어 전압이 있는 곳에선 적합하지 않은 단점이 있다.
비접지형은 열전대가 외부와 완전히 절연된 상태이다. 외부환경에 견고하지만, 응답속도가 떨어진다.
열전대로 사용할 수 있는 물질에 요구되는 특징으로는 첫째, 열기전력이 높아 측정이 용이 해야 한다, 둘째, 극한 상황에서 온도를 측정하기 위해서 내열성과 내식성이 좋아야 하고, 물리적으로도 튼튼해야 한다. 셋째, 긴 시간 동안 사용해도 물질이 변하지 않아 일정한 열기전력을 나타내야 하며, 보완, 보수를 위해 형성이 까다롭지 않고, 동일한 열전대간 호환되어야 한다.
마지막으로, 열전대는 보상도선이라는 것을 사용한다. 연전온도계는 기준접점 0℃에 해당하는 눈금이 있어, 온도 측정할 때 기준접점의 온도를 확실하게 해주어야한다. 보통, 열기전력 표는 기준접점의 온도를 0℃로 하여 작성되어 있다. 때문에 열기전력의 측정값으로부터 온도를 도출해 내려면 기준접점의 온도를 0℃로 유지 시켜주어야 한다. 이때, 기준접점의 온도를 0℃로 유지하기 위해 사용되는 것이 보상도선이다.
Ⅲ. 열처리의 종류 및 방법
열처리는 가열, 냉각 등의 조작을 적절한 속도로 조절하며 재료의 특성을 개량하는 조작으로 온도에 의해서 상의 종류나 배합이 변하는 재료에 이용되는 공정이다.
열처리는 크게 보통 열처리, 화학 열처리, 가공 열처리로 나눌 수 있다.
보통 열처리는 가열과 냉각과정만이 관계되어 있는 열처리이다. 열처리 결과로 얻은 미세조직에 따라 어닐링 처리,

키워드

Fe-Fe3C 평형상태도,   열전대,   THERMOCOUPLE,   열처리의 종류 및 방법,   철강의 탄소함량에 따른 조직 변화,   신소재,   신소재공학실험,   열처리,   평형상태도