소개글
"탄소강 현미경 조직관찰"에 대한 내용입니다.
목차
1. 탄소강 현미경 조직관찰 실험
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 이론 및 원리
1.2.1. 철강 재료의 분류
1.2.2. 공석강
1.2.3. 아공석강
1.2.4. 과공석강
1.3. 탄소강의 조직
1.3.1. 오스테나이트
1.3.2. 페라이트
1.3.3. 세멘타이트
1.3.4. 펄라이트
1.4. 실험 재료 및 기구
1.5. 실험 방법
1.5.1. 시편 채취
1.5.2. 마운팅
1.5.3. 연마
1.5.4. 폴리싱
1.5.5. 에칭
1.5.6. 세척 및 건조
1.5.7. 관찰 및 사진 촬영
1.6. 실험 결과
1.7. 결과 분석
1.8. 실험 고찰
2. 참고 문헌
본문내용
1. 탄소강 현미경 조직관찰 실험
1.1. 실험 목적
금속(탄소강) 시편을 채취하여 관찰면을 균일하게 연마하고 미세한 조직을 관찰함으로써 그곳에 나타나는 상, 결정립의 형상 및 분포상태, 크기 또는 결함 등을 측정하여 조직과 기계적 성질의 관계를 연구하는 것이다.
금속의 미세조직 관찰을 통해 탄소의 함량에 따른 페라이트, 펄라이트 등의 상 분포와 그에 따른 기계적 성질의 변화를 확인할 수 있다. 탄소량이 증가함에 따라 펄라이트 조직의 비율이 증가하여 경도와 인장강도가 증가하는 반면, 연신율과 충격치는 감소하는 특성을 보인다. 이를 통해 탄소강의 미세조직과 기계적 성질의 상관관계를 이해할 수 있다.
시편을 채취하고 연마 과정을 거쳐 부식한 후 광학현미경으로 관찰하여 조직을 분석하고, 이를 토대로 탄소강의 특성을 파악하고자 한다. 이를 통해 기계부품 등의 설계 및 제작에 활용할 수 있는 기초 자료를 얻을 수 있다.
1.2. 실험 이론 및 원리
1.2.1. 철강 재료의 분류
철강 재료는 탄소 함량에 따라 크게 순철(Iron), 강(Steel), 주철(Cast Iron)로 분류된다. 순철은 탄소 함량이 0.022%C 이하이며, 강은 탄소 함량이 2.14%C 이하이다. 주철은 탄소 함량이 2.14%C 이상 6.7%C 이하이다.
강은 다시 탄소 함량에 따라 아공석강(Hypo Eutectoid Steel), 공석강(Eutectoid Steel), 과공석강(Hyper Eutectoid Steel)으로 세분된다. 아공석강은 탄소 함량이 0.022%C에서 0.765%C 사이이고, 공석강은 탄소 함량이 0.765%C이며, 과공석강은 탄소 함량이 0.765%C에서 2.14%C 사이이다.
주철 또한 탄소 함량에 따라 아공정주철(Hypo Eutectic Cast Iron), 공정주철(Eutectic Cast Iron), 과공정주철(Hyper Eutectic Cast Iron)로 세분된다. 아공정주철은 탄소 함량이 2.14%C에서 4.32%C 사이이고, 공정주철은 탄소 함량이 4.32%C이며, 과공정주철은 탄소 함량이 4.32%C에서 6.7%C 사이이다.
이와 같이 철강 재료는 탄소 함량에 따라 다양한 특성을 갖게 되며, 이에 따라 다양한 용도로 활용되고 있다.
1.2.2. 공석강
공석강은 탄소강 내의 탄소의 조성이 0.76wt%C인 탄소강이다. 727℃에서 공석현상이 일어나는데, 이를 공석점이라고 한다.
공석반응은 고온에서 안정한 1개의 고상이 저온에서 2개 또는 그 이상의 고상으로 동시에 분해되는 반응이다. 강에서는 오스테나이트가 페라이트와 세멘타이트로 생성된다.
공석강의 γ상에서 온도가 낮아지면 공석반응을 통해 α상(페라이트)과 Fe₃C(세멘타이트)가 생성된다. 이때, 페라이트와 세멘타이트가 층상구조를 이루는 조직을 펄라이트라고 한다.
공석강은 탄소함유량이 0.76wt%로 가장 균형 잡힌 조성을 가지고 있어, 담금질과 뜨임 처리를 통해 가장 우수한 기계적 성질을 발현할 수 있다. 따라서 기계부품, 공구, 건축자재 등 다양한 용도로 활용된다.
1.2.3. 아공석강
아공석강은 탄소강 중에서 탄소의 함량이 0.02~0.76%인 강이다. 탄소의 함량이 0.76%C보다 낮기 때문에 오스테나이트(austenite) 상에서 온도가 낮아지면 결정립계에서 페라이트(ferrite) 상이 먼저 석출 및 성장하며, 727°C 이하로 온도가 내려가면 나머지 오스테나이트 상이 공석 반응을 통해 페라이트와 세멘타이트(cementite)로 분해되어 펄라이트(pearlite) 조직이 형성된다. 이때 오스테나이트 결정립계에서 먼저 생성되는 페라이트를 초석 페라이트(proeutectoid ferrite)라 하고, 공석 반응에 의해 생성되는 페라이트와 세멘타이트의 층상 조직을 펄라이트라 한다. 아공석강에서는 초석 페라이트와 펄라이트의 분율을 합하면 100%가 된다.
아공석강은 일반적으로 기계 부품, 강관, 볼트, 너트,...
참고 자료
재료과학과 공학 제 8판, William D. Callister, DAVID G. RETHWISCH 저, 시그마프레스, 2011. 03. 10, p.124～129, p.318～375, p.389～406
금속열처리 조직 해설 한상욱 편저, 골드기술사 1988. 9. 15, P11～52
조직과 성질을 주로한 금속재료, 한봉희, 인터비전 2007. 08.20 2쇄 발행, p.3～25
금속조직과 결함, 남기우, 원창출판사, 2003. 1. 10, p.1～6
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