# 탄소강의 열처리에 의한 조직변화와 경도 값 측정

소개글

탄소강의 열처리에 따른 조직의 변화와 경도값을 측정한 레포트입니다.

목차

1. 실험제목
2. 실험일시 및 장소
3. 실험 목적
4. 실험 도구
5. 실험 방법
6. 참고 자료
7. 실험결과
8. 고찰
9. 참고 문헌 및 사이트

본문내용

3. 실험 목적

탄소 함유량이 다른 두 탄소강을 열처리 과정을 거친 후, 탄소강을 4가지방법(공냉, 노냉, 수냉, 용냉) 으로 냉각시킨 후, 냉각 과정을 통한 조직의 변화를 관찰하고, 경도에 미치는 영향을 알아본다.

6. 참고 자료
(2) 열처리

1) 열처리의 종류

① 담금질(qeunching)-수냉
일반적으로 사용하는 "열처리"란 말은 주로 이「퀜칭」을 의미한다고 해도 과언이 아닐 정도로 퀜칭은 열처리의 대명사처럼 여겨져 왔다. 즉 강을 연한 상태로부터 가장 강한상태로 급격하게 변화시킴으로써 열처리효과를 가장 실감나게 해주는 방법이다. 철에서는 담금질을 함으로써 고온에서 저온으로 변화가 일부 저지되어 매우 단단한 마르텐사이트(martensite) 등의 조직이 되기 때문에, 다른 합금에서도 담금질에 의해 항상 단단한 상태가 된다고 생각하기 쉬우나, 반드시 그렇지도 않다. 저온으로의 변화가 완전히 저지되는 시효경화성합금 등에서는 담금질 상태는 그 합금에서 가장 연한 상태가 되는데, 두랄루민 ․베릴륨구리 등이 그 예이다.
오스테나이트화-강을 퀜칭해서 마르텐사이트 조직으로 변태시키기 위해서는 우선 그 강을 오스테나이트 상태로 가열하여야 한다. 이 처리를 오스테나이트화라고 하며, 일반적으로 열처리시 냉각도중에 일어나는 모든 변태는 오스테나이트로부터 시작된다. 따라서 오스테나이트를 모상이라고도 불리어진다.
강의 퀜칭(quenching)은 오스테나이트화 온도로부터 급랭하여 마르텐사이트 조직으로 변태시켜서 강을 경화하는 열처리방법을 말하는데, 그 목적은 강의 종류에 의해 2가로 대별된다. 그 하나는 공구강의 경우인데, 이것은 다른 금속재료를 절삭가공하기 위해 되도록 단단하거나 내마모성이 커야 하므로 고탄소 마르텐사이트의 특징인 큰 경도를 그대로 이용한다. 따라서 많은 공구강에서는 템퍼링온도를 150～200℃의 비교적 낮은 온도로 하거나, 고합금강에서처럼 500～600℃로 템퍼링을 하더라도 퀜징상태와 거의 같든지 혹은 그 이상의 경도가 얻어지도록 하여야 한다.
다른 하나의 경우는 구조용 강으로서, 여기에는 강도도 요구되지만 오히려 강한 인성이 요구되는 용도로 제공하기 위해 일단 퀜칭해서 마르텐사이트 조직으로 하고, 500～700℃의 상당히 높은 온도로 템퍼링을 해서 퀜칭상태에 비해 훨씬 낮은 경도 강도의 상태로 만드는 것이다. 퀜칭과 템퍼링을 한 강은 노멀라이징 처리한 강에 비해 강도와 인성의 면에서 현저하게 우수하다. 잔류 austenite와 martensite가 존재한다.

② 풀림 (annealing)
충분히 확산할 수 있을 정도의 온도로 가열한 다음 서서히 냉각하는 처리이다. 재료를 평형상태도에 나타난 그대로의 안정상태로 만들기 위한 처리방법이다. ‘어닐링’이라고도 하는데, 이전에는 ‘소둔’이라고 하였다. 상변화가 온도의 오르내림에 따라 일어나는 재료에서는 충분한 시간에 걸쳐서 천천히 냉각시킴으로서 상태도에 나타난 것만큼의 변화를 전부 완료시켜서 안정된 평형상태로 한다. 고온상태에서 천천히 식혀서 확산에 의해 각 온도에서 평형상태를 그 때마다 잡으면서 냉각될 수 있는 시간을 준다. 이 밖에 가공 ·주조 ·조사등에 의해 변형이 생기거나 격자결함이 생겨서 굳은 결정고체에서는 그 속에서 주체가 되는 성분의 원자가 충분히 확산해서 움직일 수 있는 온도, 즉 재결정온도 이상으로 적당한 시간 가열해서 목적을 달성한다. 풀림하여 얻을 수 있는 상태는 그 재료에 있어서 가장 부드러운 상태일 때가 많으므로, 풀림이라는 말에는 가장 연한 상태를 얻는 열처리 조작이라는 느낌이 내포되어 있다. 이 때문에 석출경화형 합금인 베릴륨 구리에서는 완전히 고용되는 온도까지 가열해서 급랭하여, 과포화고용체를 얻으면, 그 합금에서의 가장 연한 상태가 되기 때문에, 이 조작을 용체화 담금질, 또는 용체화 풀림(solution annealing)이라고도 한다.

참고 자료

-금속조직학(윤한상 저, 형설출판사, 1994년)
-금속상변태(김동훈 역, 반도출판사, 1983년)
-탄소강 열처리(홍영환 박정웅 공역, 원창출판사, 1993년)
-http://www.metal.or.kr/