인천대 기계공학실험 금속 조직 및 경도 실험 레포트

소개

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목차

1. 실험 이론
1)기계 구조용 탄소 강재
2)Fe-C 상태도와 탄소강의 조직
3)열처리
4)경도
5)Rockwell 경도시험법

2. 실험 방법
1)실험 장비 구성
2)시편 커팅
3)열처리
4)마운팅
5)연마
6)연삭
7)경도 시험 및 분석
8)식각(에칭)
9)금속조직 관찰 및 분석

3. 실험결과
1) SM20C 금속조직 관찰
2) SM45C 금속조직 관찰
3) 경도 측정

4. 실험결과 분석 및 고찰

본문내용

1-1. 기계 구조용 탄소 강재
기계구조용 탄소강재는 기계부품의 재료로서 일반적으로 사용되고 있는 탄소 함유량 0.08-0.61%의 강이다. KS 에서는 탄소의 함유량에 따라 20 종류의 기계구조용 탄소강재를 분류하고 있으며, 일반적으로 SM35C 와 SM45C 가 사용된다. 이 강종의 기호 표시법은 S(steel)와 C(carbon) 사이에 평균 탄소량을 나타내는 숫자를 써서 표시한다. 따라서 SM45C 는 탄소의 평균 함유량이 0.45%라는 것을 의미한다.
일반적으로 탄소 함유량 0.02%~0.25%의 철은 저탄소강으로 분류되며 강도가 낮고 무 르기 때문에 가공이 쉽다는 특성을 갖고 있다. 탄소 함유량 0.25%~0.55%의 철은 중탄소 강으로 분류되며 열처리에 의한 경화가 용이하다는 특성이 있고, 탄소 함유량 0.55%~1.6%의 철은 고탄소강으로 분류되며 단단하고 강도가 크다는 특성이 있다.

1-2. Fe-C 상태도와 탄소강의 조직
탄소강의 조성(탄소 함량)과 온도에 따라 달라지는 강의 상태를 나타낸 그림이다. 그림 에서 각 선은 해당 온도와 탄소 포화도에 따른 상변태가 일어나는 경계를 의미한다. 순철 을 가열하면 결정구조가 변하게 되며 이를 알파철, 감마철, 델타철이라고 부른다. 여기에 탄소를 고용하여 페라이트, 오스테나이트, 세멘타이트 등이 만들어진다.
페라이트는 탄소 0.025%이하를 포함한 α철이다. 강도가 낮고 연성이 크기 때문에 가공 성이 뛰어나다는 특징이 있다. 상온에서 강자성체이며 백색의 단일상이다. 910ºC 이상으로 가열하면 오스테나이트로 변태한다. 이후 오스테나이트는 성분비와 냉각속도에 따라 페라 이트, 시멘타이트, 펄라이트 등의 혼합물로 변하게 된다. 시멘타이트는 탄소 함유량 6.67%의 철 화합물로 매우 단단하여 경도가 높고 취성이 크다. 백색의 침상조직을 보이고 상온에서 강자성을 띈다. 펄라이트는 오스테나이트를 공석 온도 이하로 천천히 냉각될 때 페라이트와 세멘타이트의 혼합물로 변태하며 만들어진다.

참고자료

· William D. Callister, Materials Science and Engineering an Introduction 8th Edition, Wiley, 2009, pp. 319~322
· 정남용, 최신 기계설계, 학진북스, 2023, pp. 105~119
· Flinn/Trojan, 공업재료 이론과 응용, 교보문고, 2002, pp. 344~373
· https://www.standard.go.kr/streamdocs/viewsd;streamdocsId=*************1934, KS 표준 기계 구조용 탄소 강재, 2024.04.17
· https://m.blog.naver.com/samwoo5551/222993248911, Fe-C 상태도, 2024.04.21