상변태와 관계되는 중요 열역학적 개념

목차

1-1. 평형(eguilibrium)

1-2, 단일 성분계 ( single case )

본문내용

이동하여 FCC BCT로 되는 방법을 Bain이 제시
See Fig 6 - 7
FCC에서 Z가 20%수축
X,Y 12%팽창 BCT (
x' ~y' ~z'
)축
상기 그림에서
( ~ 1~1~1~)_ gamma
( ~ 0~1~1~)_ alpha '
[ ~bar 1 ~0~1~]_ gamma
[ ~bar 1 ~ bar 1 ~ 1~)_ alpha '
[ ~ 1 ~ bar 1 ~ 0 ~]_ gamma
[ ~ 1 ~ 0 ~ 0 ~]_ alpha '
[ ~ 1 ~ 1 ~ bar 2 ~]_ gamma
[ ~ 0 ~ 1 ~ bar 1 ~]_ alpha '
< Bain model의 문제점>
invariant면의 설명이 곤란
ex) Fig 6 - 8, (구) Z 축소, X, Y 팽창
A방향으로 변형이 가장 작으나 입체적으로 보면, 즉 지면에 수직 방향의 변형을 고려하면, Invariant면이 없음.
< twined martensite 모델 >
bain model을 Fig 6-10(Fig 6-10)의 모델로 생각함으로써 해석이 가능
- 즉, martensite가 bain model로 생성되며
- 그림에서 twinⅠ,Ⅱ는 서로 다른 방향으로 생겨서 net orientation은 habit plane 을 갖는 결과로 나타남
P,495
6 - 3, 마르텐사이트 핵생성(Theories of martensite Nucleation)
마르텐사이트 변태 ;
10^-5
∼
10^-7
초사이에 종료
이것은 재료內에서의 음속과 비슷, ex)약 1km/sec
핵생성실험이 어렵다.
<핵생성에 따른 free E의 변화>
TRIANGLE G ~=~ V CDOT TRIANGLE G_S ~-~ V CDOT TRIANGLE G_V
A ;
gamma / alpha '
계면 area
gamma
;
gamma / alpha '
계면 energy
V ; volume transfered to
alpha '
G_S
;
gamma ~ -> ~ alpha '
에 따르는 strain E감소
TRIANGLE G_V
;
gamma ~ -> ~ alpha '
에 따르는 free E감소
gamma ~ -> ~ alpha '
의 특징
gamma _ { alpha '/ gamma }
小 - coherent babit plane
TRIANGLE G_s
大,
TRIANGLE V
가 + 4%
①
TRIANGLE G_s
가 적게되는 얇은 plate나 (고탄소일 때)
lath(저 탄소일 때) 상태가 된다.
초기 핵의 모양 ; P.497, Fig 6 - 14
②
TRIANGLE G_s
를 극복할 만큼의 큰 구동력이 필요하므로 큰 과냉각이 필요
TRIANGLE T
는 alloy에 따라 다르지만 600 ∼ 700 까지 된다.
구동력이 매우 크므로 변태속도가 빠르다.
P.499
<핵생성 특징>
1, 불균일 핵생성이다. (과냉이 큼에도 불구하고)
2, 핵의 수가
10^4 /mm^3
개 정도로 균일 핵생성이라고 보기는 너무 작은 수이다.
3, 핵생성은
gamma
입도와 무관
4, 핵이 free surface에서 우선적으로 생기지는 않는다.
P. 509
6 - 4, 마르텐사이트의 성장 ( martensite growth)
- 핵이 생기면 다른
alpha '
나 High angle G.b를 만날때까지 매우 빠르게 성장
-
gamma
와
alpha '
의 계면에는 두 상에 공통인
b
를 갖는 전위를 포함하는 면으로 이루어진 것으로 보임
상변태는 이들의 평활이동에 의해서 이루어진 것으로 생각됨
P.517
<안정화> Stabilization
-
M_s
와
M_f
의 사이의 온도에서 잠시 유지한 후 더 냉각시킬 때 나타나는 현상
즉, 더 낮은 온도로 낮추어도 즉각적인 변태가 나타나지 않음
두 단계를 거치면 바로 냉각한 경우보다 변태량이 더 적다.
- 기구는 불분명
P.518
<외부 응력의 영향>
- 외부 응력은 소성변형 밀도 증가
alpha '
핵생성촉진
site
내부 E
- 너무 심하면 핵의 성장에 방해
- 일반적으로
alpha '
의 성장속도, 핵생성을 돕고,
M_s
를 높이는 효과가 있다.
P.519
<
gamma
의 grain size의 영향>
-
gamma
의 grain size
alpha '
의 입도
- fine하면 strong & tough
- large grain은 grain과 grain사이 변태 잔류응력이 많이 작용하므로 grain boundary rupture ( quench crack )이 쉽게 생긴다.
P.520
6 - 6, 철계 martensite의 tempering
( Tempering of ferous martensite)
- martensite는 강을 강화시켜주지만, 대개 사용전에 tempering을 한다.
improve toughness
경우에 따라서는 strength도 증가
- martensite는
C
& 합금원소로 과포화된 페라이트 상(
alpha '
)이므로 tempering or aging하면 ppt가 생긴다.
ex)
alpha '
alpha
+
epsilon
-carbide (
Fe_2.4 C
)
alpha '
alpha
+
Fe_3 C
Ti, Nb, V, Cr, W, Mo (carbide forming element)등이 존재하면 carbide ppt가 생긴다.
P. 523
See Table 6 - 3 Tempering온도에 따른 변화
- 잔류
gamma
의 영향
C가 0.4%이상의 강은 quenching하여도 잔류
gamma
존재
200 300 에서
gamma
bainite化
저 탄소강의 경우 잔류
gamma
가 Tempering없이 인성에 기여하는 경우도 있음.
- Temper embrittlement.
경우(ex1) 350 ∼ 575 구간에서 tempering하거나, 이 온도구간을 서냉하면 취 성을 보이는 경우가 있다.
P, Sb, Sn등의 불순물이 변태전의
gamma
입계에 편석되기 때문
(ex2) 230 ∼ 370 에 temper할 때 취성을 나타냄
판상 모양의 탄화물 형성.

키워드

상변태,   상변화,   안정도,   단일 성분계,   평형,   변태온도