금속재료 구리의 경도와 미세조직관찰

소개글

금속재료 구리의 경도와 미세조직관찰에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실습목적

2.실습이론

3.실험방법

4.실험결과 및 고찰

5.결론

6.참고문헌

본문내용

, 전위와 같은 격자 결함, 그리고 적층 결함과 관계가 있다. 대부분의 금속에서 전위의 분포는 불규칙적이다. 즉 전위 밀도가 낮은 영역과 전위가 밀집되어 엉킨 지역으로 구분된다. 만일 변형을 충분히 낮은 온도에서 시켰다면 많은 전위가 엉켜 있을 것이며, 회복과 재결정은 소성가공 후 어닐링 할 때 일어난다.
Ⅲ. 실험방법
1.시험편의 채취
시편은 검사 목적에 따라 재료의 아는 부분에서 채취하여야 한다. 압연이나 단조 가공을 한 재료는 횡단면과 종단면을 각각 채취하여 조사한다. 시편의 채취 장소가 결정되면 시편 절단기구나 알맞은 공구로 절단하여 시편을 제작한다. 재료 절단 시 주의할 점은, 기계톱이나 시편절단 그라인더, 쇠톱 등으로 절단할 경우, 국부적인 가열 또는 변형으로 조직이 변질되기 쉽기 때문에 비눗물이나 물로서 윤활, 냉각을 시키면서 절단하여야 한다.
이번 실험에서 쓰일 시편은 지름 10mm의 구리봉에서 세로로 약 16mm ~ 17mm 크기로 6개의구리시편을 채취하였다. 수평 및 평활도를 맞추기 위해 1mm ~ 2mm를 깍아낸, 6개 모두 15mm의 균일한 크기로 맞추고 그중 한 개의 시편에는 1000~2000#로 표면에 잔 흠집이 없도록 폴리싱하여 광학 현미경관찰 및 경도 측정을 할 수 있도록 한다.
*위 사진을 보면 가공하기 전 구리 금속의 결정들을 볼 수 있다.대체적으로 둥글둥글하며 결정들이 큰 것을 볼 수 있다.
2.압축 성형
6개의 구리시편 중에서 3개의 시편을 press기로 10ton의 힘을 가해서 압축성형 한다. (press기는 2만ton까지 압축성형 가능하다.)
이때 주의해야 할 점은 시험편 단면을 축에 정확하게 수직으로 하고, 압력시 힘의 하중이 고르게 분포되게 하기 위해서 모난 곳이 없도록 충분히 평활하게 사상해 주지 않으면 안 된다.
*위 사진에서는 냉간가공으로 인해 찌그러진 결정들을 볼 수 있다. 이것은 미세조직의 형태의 따른 전위밀도와 grain의 변화로 설명된다. 즉 초기시편의 미세조직은 둥근 형태의 모양을 취하고 있지만, 압연을 하게 되면 그 모양이 길쭉한 모양을 형성하게 되고, 그로 인해 전위밀도는 증가하며 grain은 미세화 된다. 전위 밀도가 증가할수록 전위의 움직임에 대한 다른 전위의 방해는 점점 커지게 된다. 전위밀도가 증가하면 전위cell를 형성하는데, 보통 전위 cell내부의 전위 수는 적어지고 cell벽의 전위수는 많아지게 된다. 전위가 생기면 이 cell 다발에 계속 엉켜서 전위이동 거리가 점점 짧아진다. 그 결과 전위의 이동 이 어렵게 되고 경도값은 높아지게 된다. 또 전위가 많이 존재하면 할수록 free energy가 증가한다고 생각할 수 있다. 전위의 존재로 탄성변형 에너지는 증가하고 결정체는 불안정하게 된다. 변형에 쓰여진 에너지의 한 부분은 새로이 생성된 전위의 변형장과 관련된 변형률 에너지로 금속 내부에 저장 된다. 냉간 가공의 양이 증가할수록 변형에 필요한 응력은 증가한다. 압연 율이 높아지면 높아질수록 미세조직은 더욱 더 길쭉해지고 경도값이 커지는 것도 그 만큼 전위의 이동이 어렵기 때문이라 말할 수 있다.
3.경도 측정
이번 실험에 실시되었던 경도측정은 압입식 방법으로 소입강이나 다이아몬드 등의 구, 원추, 각추를 일정 하중으로 시험편에 압입시켜 그 압흔의 깊이나 면적이 적으면 경도가 높고 이 경도는 변형에 대한 저항의 대소를 판정하는 기준이 된다.
비커스 경도기를 사용하여 압축 성형된 시편의 중앙부분을 1개의 시편 당 5번의 경도값을 구하여 준다.
경도측정을 할 때, 주의해야 할 점은 시험면은 원칙적으로 평면에 있으며 수평으로 고정되어야 하며, 시험편의 두께는 대각선 길이의 1.5배 이상이 되어야한다.
구분
시편
1
2
3
4
5
평균
1
133.6
132.5
128.7
117.3
126.4
129.2
2
140.7
137.6
137.6
141.5
139.9
139.4
3
134.3
129.4
111.3
131.5
125.7
128.8
4.절단작업
경도측정을 끝낸 시편 3개를 고속 절단기를 이용해 반으로 잘라준 후 각각의 시편에 해당 열처리 시간을 표시해둔다.
5.열처리
시편 3개를 반으로 잘라서 6개의 조각으로 나눈 후 각조의 정해진 시간분에 따라 정해진 온도에서 열처리를 해주도록 한다. 노에 4조가 맞은 온도 500°C를 셋팅해 주고 셋팅 온도로 올라갈때까지 충분히 기다려준 후 30분, 1시간, 2시간, 3시간, 4시간으로 각각 열처리 작업을 계획 하였다.
각 시편을 정해진 시간에서 꺼낸 후

키워드

구리,   냉간가공,   어닐링,   열처리,   회복,   재결정