듀얼페이스강 제조

소개글

듀얼페이스강 제조에 대한 보고서 자료입니다.

목차

<서론>

<이론>

<실험준비 및 방법>

<결과 및 고찰>

<참고자료>

본문내용

화 한후 공랭, 급랭, 급랭 후 500도에서 1시간 열처리, 급랭 후 500도에서 4시간 열처리, 급랭 후 800도에서 30분간 열처리후 다시 급랭, 이렇게 5가지 조건으로 열처리를 실시한다. 이렇게 열처리조건을 달리하여 만든 시편의 조직을 현미경을 관찰하여 조직사진을 찍은후 경도를 측정하여 재료의 물성을 파악한다. 강을 오스테나이트화 한 후에 공랭한 시편은 강의 불림(normalizing)처리 라고하며 페라이트와 펄라이트의 균일한 미세조직을 생성시키는 열처리이다. 오스테나이트화 한후 급랭 처리된 시편은 마르텐사이트 조직을 형성하는데 이런 마르텐사이트 조직은 과포화탄소 페라이트로써 조직이 매우 불안정한 상태이며, 높은 경도를 갖지만 취성을 띈다. 이런 마르텐사이트 조직을 적당한 온도(변태이하온도)에서 열처리를 하면 경도는 다소 떨어지지만 연성은 증가하게 된다. 이러한 열처리를 뜨임 처리 라하며 재료에 쓰임에 맞게 성질을 조절할 수 있다. 이상 조직강은 이런 강의 열처리 적 특성을 적절히 활용하여 높은 강도를 갖지만 취성을 띄는 마르텐사이트와 강도는 낮지만 높은 연성을 띄는 페라이트의 혼합상으로 조직을 형성시켜 두상이 갖는 장점을 동시에 지니게 하는 열처리이다. 이런 강의 여러 가지 열처리를 실험을 통해 직접해보고, 조직을 직접 관찰함으로써 강의 열처리에 대한 효과적인 학습을 할 수 있다.
<이론>
탄소강의 상태도와 각각의 상들
Ferrite - 철에 탄소가 고용된 고용체를 -페라이트 또는 페라이트라고 한다. 이 상은 BCC 결정구조이며 0% 탄소의 경우가 철에 해당된다. 페라이트에 탄소는 아주 극소량만 고용되며, 탄소원자는 격자사이의 공간에 위치하는 침입형 불순물 원자가 된다. 페라이트상의 기계적인 특징은 항복강도가 낮으며 연신율이 높다.
Austenite - 철의 탄소고용체를 오스테나이트라고 한다. 결정구조는 FCC 이며, 페라이트보다 탄소고용도가 훨씬 크다. 페라이트처럼 탄소원자가 FCC 격자의 빈공간에 침입형으로 고용되면 격자빈공간이 페라이트보다 크기 때문에 높은 고용도를 갖는다. 오스테나이트는 고온안정상으로 723이상에서 안정하다. 일반적으로 강도가 낮으며, 변형이 쉬운상으로 급랭하여 마르텐사이트 상을 얻을때 일부가 변태되지못하고 잔류하여 잔류오스테나이트 형태로 상온에서 존재한다. 고온에서 오스테나이트의 결정립은 상변태후 변태된 상들의 모양에 영향을 준다. 따라서 오스테나이트 결정립크기는 열처리후 재료의 성질에 영향을 미친다.
Cementite - Fe-C 의 금속간화합물 Fe3C를 시멘타이트라고 한다. 시멘타이트는 고용도가 거의 없으며 6.67% 탄소와 93.3%철로 되어있다. 12개의 철원자와 4개의 탄소원자로 구성된 사방정(orthorhombic)격자구조로 되어있으며, 단단하고 부숴지기 쉬운 화합물이다.
Pearlite - 강이 공석변태를 하면 생성되는 독특한 미세조직으로 페라이트판과 시멘타이트 판이 교대로 배열된 층상조직이며 배열 방향과 간격은 부위마다 다르다. 두상의 특성을 동시에 지니며, 경도와 내마모성이 우수하고 성형성이 좋은 특성을 갖는다. 공석변태를 하는 0.8%의 탄소함량을 갖는 합금을 공석강이라 하며, 이보다 낮은 탄소 농도를 갖는강을 아공석강, 높은 탄소농도를 갖는 강을 과공석강이라 한다.
Martensite - 오스테나이트로부터 급랭 시켰을 때 얻을 수 있는 상으로 탄소고용도가 상대적으로 높은 오스테나이트로부터 탄소고용도가 낮은 페라이트로 변태되는 과정에서 탄소원자가 확산에 의해 격자의 빈 공간을 빠져나가지 못 한체 BCC격자 안에 갇혀서 생기는 현상으로 탄소의 과포화 페라이트 상이다. 매우 불안정한 상으로 격자가 찌그러짐에 따라 내부에 높은 전단응력이 생긴다. 탄소원자가 0.2%이상이 되면 BCC구조는 탄소원자의 영향으로 BCT구조로 찌그러진다. 내부에 높은 전단응력을 갖기 때문에 강에서 가장 높은 경도를 갖는다. 탄소함량에 따라 저탄소나 중탄소(0.2~0.6%)까지는 lath 마르텐사이트가 발달하며 탄소함량이 증가할수록 plate 마르텐사이트가 발달한다. 모든 탄소강이 100%마르텐사이트로 변태하지는 못하며 잔류 오스테나이트가 생긴다. 탄소함량이 증가할수록 이런 잔류오스테나이트의 양도 증가한다.
Bainite - 이밖에도 오스테나이트로부터 급랭한 후 등온변태를 시킨다면 베이나이트 라는 조직이 생성된다. 핵생성과 성장 이라는 펄라이트변태의 특성과 마르텐사이트변태의 특성을 동시에 지닌 조직으로 기계적인 특성 또한 두 상의 특성의 혼합이다. 등온변태를 시킨 온도구간에 따라 상부 베이나이트와 하부 베이나이트로 나뉘며, 냉각곡선을 통해 다소 복잡한 냉각처리가 필요하며 복잡하며 빨리 일어나기 때문에 보통탄소강으로 연구하기가 힘들다.
탄소강의 열처리와 미세조직
1. 불림처리 (Normalizing)
펄라이트와 페라이트의 균일한 미세조직을 생성시키는 열처리로 오스테나이트화 시킨 강을 공랭시켜 얻는 조직이다. 이때 아공석강(탄소농도0.8%이하)인 경우에 페라이트가 초석상을 석출하는데 초석상의 핵생성은 오스테나이트 결정립계에서 이루어진다. 따라서 초석페라이트는 망상구조를 이루며 이 망의 형태가 오스테나이트 결정립계를 나타낸다. 망상의 초석 페라이트에 균일한 펄라이트의 구조를 갖는다. 과공석강(탄소농도 0.8%이상)인 경우는 시멘타이트가 초석상이 된다.
(normalizing 열처리온도범위 냉각은 공랭을 한다.)
2. Quenching 경화 (마르텐사이트화)
강을 오스테나이트화 한 후 Ms (마르텐사이트 변태 시작온도)이하로 급랭시키는 방법으로 마르텐사이트가 형성되며, 높은 강도와 경도를 갖는 조직이 된다. 탄소함량에 따라 조직의 형상이 볼록렌즈형의 Lath와 판상의 Plate 형으로 나누어지며, 저중탄소강에서는 래스 마르텐사이트가 형성된다. 래스 마르텐사이트의 기본단위는 광학현미경의 분해능이하의 크기이며, 잔류오스테나이트 역시 너무 미세하여 광학현미경으로 관찰할 수 없다. 확산이 억제된 상태에서 생성되어 준 안정상이나, 고유의 결정구조와 조성을 지니며 확연한 계면을 경계로 다른 상과 구분할 수 있다.
3. 탄소강의 뜨임 (마르텐사이트 연화)

키워드

듀얼페이스,   열처리,   이상조직,   마르텐사이트,   페라이트,   Dual phase,   뜨임,   탄소강