소개글
"탄소강 열처리 미세조직 변화 경도观찰"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 개요
2. 이론적 배경
2.1. 탄소강의 미세조직
2.1.1. Pearlite
2.1.2. Ferrite
2.1.3. Martensite
2.2. 탄소강의 열처리
2.2.1. Quenching
2.2.1.1. Brine quenching
2.2.2. Annealing
2.2.3. Normalizing
2.3. 비커스 경도시험
3. 실험 방법
3.1. 시편 준비
3.2. 열처리 및 냉각
3.3. 표면 처리
3.4. 조직 관찰
3.5. 경도 측정
4. 실험 결과
4.1. 미세조직 관찰
4.2. 경도 측정 결과
5. 고찰
5.1. Annealing과 normalizing의 경도 값에 대한 고찰
5.2. Water quenching과 brine quenching의 경도값에 대한 고찰
5.3. 탄소함유에 따른 경도 값에 대한 고찰
6. 결론
7. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
탄소강의 열처리를 이해하고, 탄소함유량에 따라 또는 냉각방법에 따른 조직과 경도 차이를 이해하는 것이 실험의 주된 목적이다. 전자현미경의 사용법을 익히고 조직시험방법을 학습하며, 비커스경도기의 측정법을 습득하는 것도 목표에 포함된다.
1.2. 실험 개요
이 실험의 개요는 다음과 같다. 탄소강의 열처리 방법에 따른 미세조직의 변화와 경도 변화를 관찰하는 것이 이 실험의 목적이다. 탄소 함량이 다른 0.2 wt%C와 0.4 wt%C의 두 가지 탄소강 시편을 준비하여, 각각 annealing, normalizing, water quenching, brine quenching 의 열처리 방법을 적용한다. 열처리 후 시편의 미세조직을 광학 현미경을 사용하여 관찰하고, 비커스 경도 시험법으로 경도를 측정한다. 이를 통해 열처리 방법과 탄소 함량에 따른 미세조직의 변화와 경도 변화를 비교 분석한다.
2. 이론적 배경
2.1. 탄소강의 미세조직
2.1.1. Pearlite
탄소강을 서냉하면 철과 탄소가 결합하여 층상 구조의 펄라이트가 형성된다. 펄라이트는 페라이트와 시멘타이트가 층을 이루고 있는 조직으로, 철강 재료에서 가장 연성이 크고 절삭성과 상온 가공성이 우수하다. 펄라이트의 층상 두께는 등온 변태에 영향을 받으며, 층상 두께에 따라 조대 펄라이트와 미세 펄라이트로 구분할 수 있다. 조대 펄라이트는 층상의 두께가 두꺼운 반면, 미세 펄라이트는 층상 두께가 얇은 특징을 보인다. 즉, 탄소강을 천천히 냉각시키면 조대 펄라이트 조직이, 빠르게 냉각시키면 미세 펄라이트 조직이 형성된다. 이처럼 펄라이트의 미세조직은 냉각 속도에 따라 달라지며, 이는 곧 강의 기계적 성질에 영향을 미치게 된다.
2.1.2. Ferrite
Ferrite는 상온의 탄소강에서 탄소의 고용도가 적으나 723℃에서 최대의 고용도를 나타내는 고용체이다. Ferrite는 극히 연하고, 연성이 크며, 인장강도는 비교적 작다. 또한 전기 전도도가 높고, 담금질에 의하여 경화되지 않는다. 이와 같은 Ferrite의 특성은 탄소강의 미세조직과 기계적 성질에 큰 영향을 미친다.
2.1.3. Martensite
탄소강이 고온에서 급격히 냉각될 때 나타나는 침상 조직이 Martensite이다. 탄소강이 냉각 시 탄소 확산을 방해할 정도로 급속히 냉각이 일어날 때 형성되며, 부식 저항이 크고 경도와 인장강도가 대단히 크지만 취성이 크고 연성이 적다.
Martensite는 강을 고온에서 오스테나이트 상태로 만든 뒤 급랭하여 생성된다. 오스테나이트에는 다량의 탄소가 고용되어 있지만, 급랭하면 탄소 원자가 확산될 시간이 없어 체심정방정(body-centered tetragonal) 구조의 Martensite가 형성된다. Martensite는 결정구조가 심하게 왜곡되어 있어 경도가 매우 높으나 취성 또한 크다.
Martensite는 일반적으로 담금질(quenching)을 통해 얻을 수 있다. 담금질은 고온에서 가열된 강을 급냉하여 오스테나이트 상태를 유지시키는 열처리 방법이다. 냉각 속도가 빠를수록 Martensite의 양이 많아지며, 경도 또한 높아진다. 또한 담금질 후에는 내부 응력이 많이 발생하므로, 이를 낮추기 위해 뜨임(tempering) 열처리를 거치게 된다.
2.2. 탄소강의 열처리
2.2.1. Quenching
2.2.1.1. Brine quenching
Brine quenching은 소금물에 담가 급냉하는 열처리 방법이다. 소금물에 퀜칭하면 시편이 냉각될 때 소금 결정체가 형성되어 시편 표면에 부착된다. 이 결정체들이 분해될 때 비열이 물보다 낮은 공기막을 붕괴시키므로, water quenching에 비해 퀜칭 속도가 더 빠르다. 따라서 brine quenching은 water quenching보다 더 ...
참고 자료
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