냉각속도에 따른 결정립 성장의 차이점 및 그 효과에 대한 고찰

소개

우리가 생활 속에서 익히 배우고 다루는 금속들은 온도를 올려줌으로서 에너지를 가해줄 수 있는데, 일정 역영에 도달하면 상(Phase)가 단 하나로서 Liquid 상태인 단상영역으로 진입하게 된다. 그 상태에 오르게 되면 다양한 처리가 가능한데, 처리에 따른 결과물 또한 매우 다르다. 이번 실험을 통해서는 이러한 여러 가지의 처리 중 가장 기본적인 처리법인 냉각(Cooling)을 통한 결과물들을 살펴볼 것이다. 이는 교과서에서 이야기할 때 온도가 매우 급격히 떨어져서 Diffusion(확산)이 일어날 틈도 없이 진행되는 변태이기에 매우 기계적인 성질이 크다고 한다. 단단하다는 말인데, 이렇게 단순히 이론적인 부분 말고 실제로는 조직이 어떻게 변하며 무엇 때문에 그렇게 입자의 크기가 달라지고 기계적 성질이 변하는 지를 알아볼 것이다.
또한, 추가적으로 이런 결과를 관찰하기 위한 방법을 숙지하는 것이 제 2의 목표이다.
실험은 8동 106호 재료실험실에서 이루어졌으며, 2010년 10월 12일 오후 2시부터 약 2시간 정도 진행이 되었다. 더군다나 이번 실험은 냉각의 종류인 급랭(Quenching, 퀜칭)과 서냉(annealing)이 진행된 재료를 구분하는 것으로서 2인 1조로 자료를 관리하였다. 이러한 자료를 본론에 기재할 예정인데, 냉각이 된 재료를 얻기에는 시간이 매우 오랫동안 소모되므로 이러한 점을 고려하여 미리 제작된 재료를 가지고 실험을 했기에 실험의 당사자인 본인들은 실험 대상이 실제로 어떠한 이상이 있거나 어떠한 과정을 거쳤는지도 실제로는 알 수가 없다. 이러한 상태로 본 실험은 진행이 되었다. 이상으로 연구배경 및 목적에 대한 설명을 마치며 이론을 살펴보도록 한다.

목차

Ⅰ. 서론 ························ 1
1.1. 연구배경 및 목적··················1
1.2. 관련이론····················· 1
1.2.1 냉각(Cooling)·················· 1
1.2.1.1 서냉(annealing)을 통해 제공되는 구조····· 1
1.2.1.2 급랭을 통한 Martensite ··········· 2
1.2.1.3 냉각에 따른 구조적 특징 ··········· 3
1.3. 냉각법에 따른 구조의 발전 ············ 5
1.3.1 잔유 에너지 ·················· 5
1.3.2 에너지에 따른 결정 성장 ············ 6

Ⅱ. 본론 ························ 7
2. 1 실험 대상 물질 ·················· 7
2. 1. 1 수정이 불가능한 사항들 ············ 7
2. 1. 2 시험편 준비(Griding&Etching) ········· 7

Ⅲ. 결과 및 고찰 ····················· 9
3. 1 시험 결과 및 결론················· 9
3. 1. 1 첫 번째 실험(급랭) ·············· 9
3. 1. 2 두 번째 실험(서냉) ·············· 10
3. 1. 3 고찰 ····················· 10

Ⅳ 참고문헌························· 13

본문내용

1.2.1.1 서냉(annealing)을 통해 제공되는 구조

Annealing이란 열처리 법은 일명 가열냉각 이라고도 불리는데, 이는 단상의 재료가 가진 온도보다 낮은 온도, 하지만 상온보다는 높은 온도로 시작하여 유지해줌으로서 에너지가 빠르게 유출되지 않고 고르게 유지되어 확산(Diffusion)이 비교적 연속적으로 안정적이게 계속 일어날 수 있도록 추진해주는 방법이다......
-annealing 에 대한 설명 중...
1.2.1.3 냉각에 따른 구조적 특징
지금까지 살펴온 온도에 따른 구조적 특징을 정리하려한다. 본론부터 말하자면 냉각 속도가 증가함에 따라서 결정립의 크기는 한없이 작아지게 되며, 제일 크기가 작아질 때가 침상구조로서의 마르텐사이트(Martensite)이다. 이에 따라서 결정립의 개별 크기가 작기 때문에 에너지 흡수량도 매우 작고 결론적으로 에너지를 받아들이지 않으려하는 성질이 커서 단단한 구조. 즉, 기계적 성질이 매우 큰 재료가 되는 것이다. 이에 대해서는 근본적으로 어떠한 차이가 있냐하면 단상영역에서 유지되던 재료가 상온에서의 일정한 상(Phase)을 갖기 전까지의 유지되던 에너지가 가장 큰 근본적인 문제로서 작용된다.

- 냉각에 대한 구조적 특징 도입 중.....

참고자료

· 1. 재료과학과 공학 (7판) 시그마프레스 출판. William.D.Caliister.Jr저
· 2. 사진자료 ( Martensite )
· http://cafe.naver.com/metalhint/1017
· 3. 사진자료 ( TTT 커브 )
· http://blog.naver.com/pshlkh0908?Redirect=Log&logNo=50004913109
· 4. 사진자료 ( 경화에 따른 열에너지의 변천사 )
· http://cafe.naver.com/onggal.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=4560
· 5. 열처리에 대한 정보
· http://cafe.naver.com/hyundaiplant2.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=53
· 6. 조대하게 성장한 결정 구조(ex, Pearlite)
· http://blog.naver.com/goldenboy78?Redirect=Log&logNo=140098094566
· 7. 급랭을 통한 Martensite
· 실험보고서_10.10.05_합금&쿨링_보고서.hwp(20091765 최원석 작성 이론 부분 중 발췌)
· 8. 그 외의 실험 자료
· 한밭대학교 8동 106호 재료기초실험실에서 촬영. 촬영자 : 최원석