[A+]기계공학실험-금속 조직 및 경도실험 레포트 (인천대학교)

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목차

1. 실험 이론 (2 Page)
1) Fe C 상평형도
2) 담금질과 풀림
3) 경도측정법에 따른 특성

2. 실험 방법
1) 시편 가공
2) 열처리
3) 마운팅
4) 연삭
5) 연마
6) 식각
7) 현미경을 통한 미세조직 관찰
8) 경도 측정

3. 실험결과
1) SM20C 금속조직 관찰
2) SM45C 금속조직 관찰
3) 경도 측정
4. 실험결과 분석 및 고찰

본문내용

◆ Fe-C 상평형도
여러 금속 조직들은 열처리방식과 불순물의 함유량에 따라 매우 다양한 미세조직이 관찰된다.
그 중 산업에서 대표적으로 쓰이는 두 원소가 철(Fe)과 탄소(C)이다. 두 원소 사이의 관계를 나타낸 그래프가 바로 상평형도이다. 원래의 상평형도는 더 범위가 크지만, 우리가 공부하는 기계설계 분야에서는 탄소 함유량을 6.7% 까지만 다룬다. 그래프의 맨 왼쪽이 탄소가 없는 순수 철을 나타내고 맨 오른쪽은 탄소함유량이 6.7%인 부분을 나타낸다. 하지만 위 그래프는 이상적인 상 평형도를 나타낸 것이라 실제와는 차이가 있다.
위 그래프에서 제일 중요한 것은 열처리 속도, 열처리 온도, 탄소 함유량에 따라 매우 다양한 미세조직이 관찰된다는 것이다. 아래는 각 상변태에 대한 설명이다.

◆ 담금질과 풀림
담금질(Quenching)은 담금질은 고온의 금속재료를 물이나 기름에 급냉시켜 미세조직의 변화를 저지하거나 고온에서의 안정상태 또는 중간상태를 상온에서 유지시켜주는 것으로, 강의 담금질 온도가 너무 높으면 강의 Astenite 결정입자가 성장하여 담금질 후에도 기계적 성질이 나빠지고, 균열이나 변형이 일어나기 쉽다. 따라서 담금질 온도에 주의해야 한다. 풀림(Annealing)은 재료를 고온으로 장시간 유지시킨 후 서서히 냉각시키면서 소재 내부에 있는 미세조직을 바꾸는 열처리 공정이다. 주로 기계적 물성치를 변경하여 연성을 증가시키고 경도를 낮추고 가공성을 높이는 공정이다.
풀림의 주 목적은 구조적인 잔류 응력의 제거, 연성(ductility)과 인성(Toughness) 향상, 특정 미세조직 향상이며 완전풀림, 항온풀림, 구상화풀림, 응력제거풀림, 연화풀림, 확산풀림, 저온풀림 등 여러 종류가 존재한다.
◆ 경도측정법에 따른 특성
-Rockwell(로크웰) 측정법 : 금속 소재의 경도를 측정하기 위하여 개발된 것이며 시험시간이 짧고 계기판독이 용이하다는 장점이 있어 가장 널리 쓰이고 있다.

참고 자료

이재성, 담금질 조건에 따른 방짜유기의 미세조직 변화 연구, 한국문화재보존과학회, 2011.12, pp 2~3
방건웅, 시험시간 관련인자가 로크웰 경도측정에 미치는 영향, 한국고분자학회, 2005.11, pp 536-542
탁내형, 브리넬 경도 표준 시험기 및 압입 자국 자동 측정장치의 특성 평가에 대한 연구, 한국열처리공학회, 1999.12, pp294~302