금속재료 열처리 부분별 미세조직 탄소함유량 상태도

목차

1. 열처리
2. 부분별 미세조직
3. 탄소함유량 및 열처리
4. 상태도
5. 고찰

본문내용

화 처리
고Mn강(하드필드 강) 또는 오스테나이트 강, 초합금강을 A3 변태점 이상의 온도로 가열하여 탄화물 및 기타의 화합물을 오스테나이트중에 고용 시킨후 그 온도로부터 기름 또는 물중에 급랭시켜 과포화된 오스테나이트를 상온까지 가져오는 처리
○ 강의 항온 열처리
①오스템퍼링
오스테나이트 상태로 부터 강을 S곡선의 코와 Ms점 사이의 항온 염욕에 급랭하여 항온유지하는 처리
조직 : 베이나이트
②마템퍼링
오스테나이트로 부터 Ms점 이상의 온도로 담금질 하여 강 전체의 온도가 균일해질 때까지 냉각제에서 유지하한후 공랭하여 Ar" 변태를 천천히 진행한 후 뜨임처리 하는 조작
조직 : 마텐자이트
특징 : 담금질에 의한 변형 및 균열이 없다.
③마웅칭
Ms～Mf 사이의 온도의 염욕에 급랭하고, 변태가 완료할 때까지 항온 유지시키는 열처리
조직 : 마텐자이트 + 베이나이트
○ 고속도강의 표준형
텅스텐(18%)-크롬(4%)-바나듐(1%)
○고속도강의 담금질 온도
1단계 : 500～600℃(서서히)
2단계 : 900～950℃(균일가열)
3단계 : 1250 ～1290℃(급속가열)
○ 고속도강의 표준형
텅스텐(18%)-크롬(4%)-바나듐(1%)
○ 고속도강의 담금질 온도
1단계 : 500～600℃(서서히)
2단계 : 900～950℃(균일가열)
3단계 : 1250 ～1290℃(급속가열)
2. 부분별 미세조직
아래의 표를 보면 알 수 있듯이
○ 백색은 페라이트
○ 흑색 및 층상은 펄라이트
○ α-Fe인 페라이트와 펄라이트 사이의 경계 부분 결정임계이다.
▷ 사진 분석을 위해 주어진 사진을 토대로 모양이 비슷한 사진을 찾아보았다
조직사진
강 종
탄소강 : 아공석강(0.45%C)
조 직 명
펄라이트와 페라이트
조직설명
백색은 페라이트, 흑색 및 층상은 펄라이트
열 처 리
950℃ 풀림
해 설
철에 탄소가 0.1% 이상 함유되어 있으면 페라이트 이외에 펄라이트(pearlite)가 뚜렷이 나타나며 이 펄라이트가 차지하는 면적은 탄소 함유량의 증가에 따라 증대하고, 불림(normalizig) 상태에서는 0.4% 전후에서 약 절반, 0.77%에서는 전부 퍼라이트가 된다.
이와 같이 펄라이트가 많아짐에 따라 경도, 인장강도는 증가하고, 반대로 신율, 충격치 등은 감소한다. 펄라이트의 부분은 검게 부식되기 쉽고 고배율로 보면 층상으로 보인다.
아공석강(C 0.77% 이하)을 오스테나이트(austenite) 상태에서 서냉하면 A3 변태점에서 초석페라이트가 나타나고 A1 점에서 나머지의 오스테나이트가 펄라이트로 공석변태하여 본사진과 같은 조직이 된다. 냉각을 어느 정도 빨리(공냉)하면, 오스테나이트가 과냉되어 변태점이 저하하기 때문에 불림 조직은 로냉조직 보다도 다소 페라이트 양이 적다.
탄소량이 약 0.25% 이하의 아공석강은 급냉(quenching), 템퍼링(tempering)을 실시하면 기계적 성질이 좋아지고 강인성을 증대시켜 기계부품에 적합하게 되지만 저탄소강에서는 특히 질량효과가 크므로 두께가 두꺼운 부품에는 내부까지 경화시킬 수 없어 내부의 기계적 성질 향상은 바랄 수 없다.
3. 탄소함유량 및 열처리
○ 위의 그림과 비교해 보면 이 금속은 탄소가 약 0.3 ～ 0.5% 정도 포함된 아공석강임을 알 수 있다.
○ 그리고 950℃정도에서 풀림으로 열처리 된 것을 알 수 있다.
4. 상태도
5. 고찰
시편을 처음부터 가공하지는 않고 전에 쓰던 시편을 조금 가공해서 연마한 후 관찰했다. 비록 간단한 실험 이었지만, 조교님께서 담금질, 템퍼링 등에 대해 너무나 쉽게 설명을 해주셨고, 쉽게 혼동할 수 있는 강도(깨짐의 정도)와 경도(재료의 무르고 단단한 정도)의 정의를 확실히 일깨워 주었기에 재료에 대한 이론적인 내용에 관해 다른 어떤 시험보다 훨씬 많은 지식을 얻는 계기가 되었다. 결정립계(grain boundary)나 전위가 재료의 성질에 얼마나 큰 영향을 주는 요인인지 알게 되었고, 재료의 가공방법에 따라 강도, 인성, 연성 등의 성질을 높이거나 낮출 수 있다는 등의 지난 학기에 배운 재료과학 내용을 다시금 복습할 수 있는 계기가 되었다.
실험 때 에칭을 하는 이유는 연마과정 후에도 현미경의 원리 때문에 미세조직이 보이지 않기 때문에 에칭이란 과정을 통해 금속을 약간 부식시켜 현미경에 들어오는 광원을 다른 각도로 반사되게 만든 뒤 현미경을 보면 미세조직을 관찰 할 수 있기 때문이다. 에칭에 관한 부분이 궁금해서 더 조사를 해 보았다.
○ 에칭이란?
금속표면의 침식작용에 의거 금속을 그 표면으로부터 분리 제거하는 처리기술을Etching이라고 한다. 즉, 금속재료를 전기 물리적 또는 화학용해 작용을 이용하여 금속 일부분을 침식제거 하는 것을 말한다. 전기 물리적 방법으로는 전해가공, 전해연마를 들 수 있으며, 화학 용해 방법으로는 화학타공, 화학절삭의 방법이 있다. 원래 Etching 기술은 17세기 손조각법에 의한 동판화 기술로써 고안 개발되어진 것으로 내산성물질을 동판면에 도포하고 침봉으로 내산성 물질을 긁어내면서 패턴을 형성 노출부에 산처리(Etching)를 하였던 것이다. 이와같은 Etching 기술은 19세기 사진기술의 발달과 함께 요판, 동판, 그라비아판 등의 인쇄분야에 광범위하게 이용되게 되어있으며 전기, 전자기기, PCB판, 집적회로 및 각종 기계 부품에까지 이용되게 되었다.
○ 에칭의 효과
상품성의 향상으로 상품 만족도를 높힌다.
의장성 향상으로 상품 가치를 높게 한다.
미끄럼방지등 기능성을 향상시킨다.
Weld line, 수축등의 방지 그리고 표면조도의 조절을 통하여 2차 가공성을 향상시킨다
○ 에칭의 기술
- Single Layer Etching (일반부식)
의미 : 1차 마스킹에서부터 Etch'g까지의 공정을 1회 실시하는 것을 의미하며 대다수의 구릉, 굴곡이 없는 2차원적 무늬가 이에 해당한다.
- Multiple Layer Etching (다중부식)
의미 : single layer etching의 반복작업에 의한 3차원 무늬 형성.
공정 : 공정 1차 마스킹, 감광성 수지도포 ~ etching의 공정을 3회이상 수회반복

키워드

에칭이란?,   탄소함유량 ,   불림(Normalizing)