Fe3C상태도

소개

Fe3C상태도

목차

1. FeC
2. Fe-FeC계 상태도
3. Fe-FeC계 상태도의 상
4. 선 및 점의 의미

본문내용

1. FeC

* FeC란?

철과 탄소가 결합한 탄화물.
금속합금 내에 존재하는 탄소는 금속원자와 결합하여 카바이드(탄화물)을 형성하며, 금속합금이 철강 재료인 경우에는 철금속이 탄소와 결합하여 시멘타이트를 형성하여 합금의 내열·내 마모 특성을 증가시킨다. 대부분의 탄소강에서는 250∼700℃ 근처에서 시멘타이트가 형성되며 이보다 고온에서는 구형의 입자상으로 조대화 한다. 조성은 Fe3C 혹은 합금 내 카바이드 형성 촉진원소 M이 포함된 경우에는 (Fe, M)3C로 표시된다. 철강재료 중 백주철과 같은 재료는 탄소가 거의 시멘타이트의 형태로 존재하며, 내마모성이 뛰어나서 볼밀(ball mill)과 같은 마모가 심한 부분에 사용된다.

* Fe3C의 원자구조

시멘타이트(FeC)의 원자구조 (●:탄소원자, ○:철원자)

2. Fe-FeC계 상태도

가로축을 Fe와 C의 2원 합금조성으로 하고 세로축을 온도로 했을 때 각 조성 비율에 따른 변태점을 연결하여 만든 상태도
순철은 910℃이하에서는 체심입방격자이고, 910℃ 이상1390℃까지는 면심입방격자이다. 여기에 탄소원자가 함유되면 두 가지의 변화가 나타난다. 즉 변태온도가 낮아지고 변태가 단일온도에서 일어나는 것이 아니라 어느 온도범위에 걸쳐서 일어나게 된다. 이러한 내용이 그림에 잘 나타나 있다. 엄격하게 말해서 시멘타이트(FeC)로 불리우는 금속간화합물은 평형상이 아니기 때문에 이 상태도는 엄밀하게 말하면 평형상태도가 아니다. 어떤 조건하에서 시멘타이트는 더욱 안정한 상인 철과 흑연으로 분해될 수 있다. 그러나 Fe3C는 한번 형성되기만 하며 실질적으로 매우 안정하므로 평형상으로 간주된다. 이러한 이유로 인해서 그림 의 상태도는 준안정 상태도이다.

3. Fe-FeC계 상태도의 상

상이라는 것은 물리적, 화학적 그리고 결정학적으로 균일한 부분을 말하는 것으로, 이것은 뚜렷한 계면에 의해서 합금의 다른 부분과 구분된다. Fe-FeC 상태도에 나타나는 고상의 종류에는 4가지가 있다. 즉, α페라이트(ferrite), 오스테나이트(austenite), 시멘타이트 및 δ 페라이트 등이다. 이 각각의 상들을 구체적으로 나타내면 다음과 같다.

(1) α 페라이트
α철에 탄소가 함유되어 있는 고용체를 α 페라이트 또는 단순히 페라이트라고 부르며, BCC 결정구조를 가지고 있다. 상태도에서 나타내듯이 α 페라이트의 최대탄소고용도는 723℃에서 0.02%이므로 페라이트에 고용할 수 있는 탄소량은 매우 적은 것을 알 수 있다. 또한 α 페라이트의 탄소고용도는 온도가 내려감에 따라서 감소하여 0℃에서 약 0.008%정도이다.

참고자료

· 없음