금속강도학마르텐사이트

소개글

금속강도학마르텐사이트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

-마르텐사이트란
-마르텐사이트조직의 현미경 사진
-변태의 특성
-마르텐사이트의 형성과정
-마르텐사이트의 종류
-마르텐사이트변태에 미치는 영향
-마르텐사이트잔류오스테나이트의 마르텐사이트화
-마르텐사이트의 형성속도론
-마르텐사이트의 사용용도

본문내용

이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에, 마르텐사이트 형성은 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다.
◆ 마르텐사이트의 현미경 조직
-조 직 : 조직은 마르텐사이트이며, 일부에 가는 침상 또는 삼의 엽상이 보인다.
-배 율 : 400배
-부식액 : 3% 나이탈 (14-16초 정도)
-성 분 : C 0.81%, Si 0.25%, Mn 0.36%, P 0,014%, S 0.009%
-열처리 : 850도 수냉
-비 고 : 마르텐사이트는 100도 정도의 템 퍼링에 의해 템퍼링마르텐사이트가 된다.
◆ 마르텐사이트와 잔류오스테나이트
-조 직 : 흰 기지는 잔류오스테나이트, 그 중에 마르텐사이트가 침상으로 나타남.
-배 율 : 400배
-부식액 : 3% 나이탈 (10-12초 정도)
-성 분 : C 1.13 %, Si 0.17%, Mn
0.45%, P 0,022%, S 0.009%
-열처리 : 1030 도 유냉
-비 고 : 하부 베이나이트의 침상조직과 매 우 유사하지만 부식되기 어렵다.
◆ 마르텐사이트 변태의 특성
ㆍ무확산 변태
ㆍ급속한 변태시간: 10-4sec 이하
ㆍmetastable phase: -γ →BCT →BCC(Fe)
-평형상(Non ferrous) - (표 13.1참고)
▷ 협동적 운동, 계면 속도와 무확산 특성
- 조직변화 : 원자의 협동적 운동으로 일어남
- 계면 이동 속도 : 10-4 sec 이내에 임계크기로 성장
선성장 속도는 -20℃ ~ -200℃에서 1015 ㎠/sec
- M상의 조성은 모상의 조성과 동일하다. (∵diffusionless 이므로)
▷ 형태적 특성 (Morphology)
lath Martensite - 0.6%이하
⇒Sheet Martensite - 몇 개의 high alloy강에서 관찰
plate Martensite - 0.6%이상
※ lathe Martensite (Fe-0.09%C)
lath-너무 미세하여 optical 로 잘 안보임.
packet을 갖음- 그 자체로 substructure를 갖음.
lath : 0.1㎛ ~ 수 ㎛ (전위 밀도 大)
｛111｝habit plane
BCC에서 형성 : 이웃평행 lath의 성장에 의해 결정됨.
→ 협동적으로 동시 성장, 핵생성과 최초 형성된 lath에 평행하게 연속성장.
크기 : 비교적 균일 크기, 서로 평행 lath.
※ Plate Martensite (Fe-22.5Ni-0.4%C)
palte가 뚜렷함 (midrib이 보임)
｛225｝or｛259｝habit plane
BCT에서 형성 : 최초 형성된 plate는 γ결 정립을 횡단하여 성장 후 다음 plate는 최초 plate와 γ결정립 사 이에서 핵생성, 성장.
크기 : 변화 大, 서로 형행이 아님.
◆ 마르텐사이트의 형성 과정
Martensite 결정 구조는 Austenite로부터 세 가지 단계를 거쳐 생성된다.
① FCC에서 BCT로 변태
② 마르텐사이트 격자상수와 일치하기 위한 BCT 격자상수의 뒤틀림(Bain뒤틀림이라 함)
③ 마르텐사이트와 모상인 오스테나이트 사이의 적절한 해빗면과 방향을 형성하기 위한 회전
※ 마르텐사이트상의 특정면과 방향은 오스테나이트상의 특정면과 대응하는데, 대응하는 면을 해빗(habit)면이라 하고 대응하는 방향을 해빗 방향이라 한다.
◆ Martensite의 종류 (형성 속도론의 관점에서)
① Athermal Martensite
② Isothermal Martensite
③ Burst Martensite
계면 이동속도 = 이동도× 구동력 (이동도는 Diffusion Coefficent에 비례)
이동속도⇒ 온도에 좌우되면 이동도에서 이항
exp(-Q/RT) (Q는 계면성장시 원자의 확산운동에 필요한 활성화에너지)
① Athermal Martensite : 성장에 필요한 활성화 에너지는 “0” 이다.
즉, 핵생성 속도가 온도에 의존. 온도만의 함수이다.
성장속도는 무척 빠르다.
ex) Fe-Ni plate 성장속도는 (-20℃~195℃)에서 2×105cm/sec)
② Isothermal Martensite
- 몇 개의 Alloy에서 마르텐사이변태는 Avrami식과 비슷한 속도 방정식을 갖는다.
ex) Fe-Ni-Mn Alloy
⇒ 항온유지로 마르텐사이트가 지속적으로 성장
⇒TTT와 비슷한 C곡선
즉, Isothermal Martensite는 체적 변태속도는 느리지만 계면 이동속도는 Athermal Martensite와 같이 매우 크다.
⇒ Plate가 계면을 가로질러 성장 (plate와 plate가 부딪혀서 더 많은 핵 생성 유발하고 핵 생성속도가 문제가 됨)
⇒ Plate가 γ구역을 아주 작게 쪼개서 작은 영역에서 핵생성 확률을 감소
※Athermal Martensite와 Isothermal Martensite의 주 차이점
→핵생성 특성 차이 때문
Isothermal Martensite의 유효 핵 수 - 온도, 시간의 함수
Athermal Martensite의 유효 핵 수 - 온도만의 함수
③ Burst Martensite→ Fe-Mi-C Martensite의 경우
Ms 온도에서 많은 양의 γ가 마르텐사이트로 변태함.
Ms 온도에서 Autocatalytic 핵생성이 일어난다.
Plate가 충돌하여 순식간에 많은 마르텐사이트가 생성 (Cooperation Nucleation)
→ Zig Zag Pattern
⇒ Burst Martensite는 Ms 온도가 0℃이하 때만 나타남.
Ms는 Prior γ결정 입도의 함수.
◆ 마르텐사이트변태에 미치는 영향
▷ ＭS점과 합금원소
이미 서술한 바와 같이 마르텐사이트 변태는 오스테나이트 상태로부터 급랭할 때 Ｍs온도에서 변태가 시작되고 일반적으로 그 이하로 온도 강하량에 따라 변태량이 증가하다가 Ｍｆ온도에 도달하면 변태가 종료된다. Ｍs와 Ｍｆ사이의 온도구간은 보통 200∼300℃이다. 그러나 오스테나이트중의 탄소나 Ni함유량이 증가하면 ＭS점은 강하하므로 이들 원소량이 어느 정도 이상이 되면 상온에서 100% 마르텐사이트 조직을 얻을 수가 없다.
마르텐사이트 조직으로 변태시키는 것을 목적으로 하는 보통의

키워드

마르텐사이트,   마르텐사이트변태,   철강재료