[금속재료]Fe-Fe3c 상변태

소개

Fe-Fe3c 상변태에 대해서 알아보고 각 반응점과 생성되는 상
베이나이트나 펄라이트, 마르텐사이트의 특징과 생성에 대한 내용

목차

1) Fe-Fe3C 평행 상태도와 각각의 변태점
2)Fe-Fe3C 상태도에 나타나는 고상의 종류
3)Pearlite의 핵생성 과정
4) Martensite 상의 특성, Ms점을 변화시키는 요인, Martensite 상의 종류
5) marquenching 과 ausforming

본문내용

1) Fe-Fe3C 평행 상태도와 각각의 변태점
(1) Fe-Fe3C 평행 상태도

6.67%C까지의 탄소를 가지는 Fe-C 합금을 매우 서냉 시킬 때 온도에 따라서 존재하는 상 영역을 아래 그림의 상태도에 나타냈다. 그림에는 Fe-Fe3C계(Cementite, 시멘타이트 : 실선으로 표시)와 Fe-C계(Graphite, 흑연 : 점선으로 표시) 등 두 종류의 상태도가 그려져 있다. 시멘타이트로 부르는 Fe3C는 금속간화합물(Inter-metallic Compound)로서 평형상이 아닌 준 평형상이기 때문에 이 상태도는 엄밀하게 말하면 평형상태도가 아니며, 어떤 조건하에서 시멘타이트는 더욱 안정한 상인 철과 흑연으로 분해 될 수 있다. 이러한 이유로 인해서 그림 2.1의 Fe- Fe3C계 상태도는 준안정 상태도이다. 그러나 Fe3C는 한번 형성되기만 하며 실질적으로 매우 안정하게 존재함으로 평형 상으로 간주된다. 표은 Fe-C계 상태도 상의 조직, 명칭 및 결정구조를 정리한 것이다.
(2)Fe-Fe3C 상태도에 나타나는 고상의 종류
①α 페라이트(α-Ferrite)
α철에 탄소가 함유되어 있는 고용체를 α 페라이트 또는 단순히 페라이트라고 부르며, BCC 결정구조를 가지고 있다. 상태도에서 알 수 있듯이 페라이트의 최대 탄소 고용도는 723℃에서 0.02%이므로 페라이트에 고용할 수 있는 탄소량은 매우 적다. 또한 α 페라이트의 탄소 고용도는 온도가 내려감에 따라서 감소하여 0℃에서 약 0.008%정도이다. 탄소원자는 철 원자에 비해서 비교적 원자크기가 작으므로 철의 결정격자내의 침입형 자리(Interstitial Site)에 위치한다. 침입형 자리는 4면체 틈자리(Tetrahedral Site)와 8면체 틈자리(Octahedral Site)의 두 종류가 있는데, BCC인 α 페라이트에서는 4면체 틈 자리인 의 크기가 크고, 그 interstitial position에 들어갈 수 있는 구의 최대반경은 0.35Å이다. 따라서 0.77Å의 반경크기를 갖는 탄소원자가 이 interstitial position에 들어가게 되면 탄소원자의 크기가 interstitial position이 상대적으로 매우 크기 때문에 격자변형을 일으키게 된다. 이것이 α 페라이트내의 탄소 고용도를 적게 하는 중요한 이유이다. 그림 2.2(a)는 BCC의 4면체 틈 자리의 위치를 나타낸 것이다.

참고자료

· *Materials science & engineering an introduction 6th edition by W. D. Callister, Jr.
· - Wiley
· *Structure & properties of engineering alloys 2nd edition by smith-Mc Graw Hill
· *http://nahtec.chonbuk.ac.kr/%BD%C7%C7%E8%BD%C7/%B1%DD%BC%D3%C0%E7%B7%E1/pearlite.htm
· *http://nahtec.chonbuk.ac.kr/%BD%C7%C7%E8%BD%C7/%B1%DD%BC%D3%C0%E7%B7%E1/heattreatment.htm