항온냉각곡선(TTT곡선) 조대, 미세 펄라이트 영역 (1)

안녕하세요 율짓입니다.

 

 

지금까지 앞서서 다뤘던 상태도의 경우

 

 

천천히 가열하거나 냉각했을 경우 일어나는 현상을 나타냈다면,

 

이번 시간부터는 열처리 속도에 따른 상변태 차이를 포스팅할 예정입니다.

 

 

---

 

열처리란

 

강을 가열하였다가 냉각하는 작업을 이야기합니다.

 

특히, 강의 성질은 가열보단 냉각에 더욱 영향을 많이 받게 됩니다.

 

 

냉각 방법의 종류는 항온 냉각과 연속 냉각 두 가지가 존재합니다.

 

 

1. 항온 냉각 (TTT 처리)

 

고온에서 냉각하는 도중에 어떤 임의의 온도에서 일정한 시간 동안 정지하였다가

 

다시 냉각하는 방법입니다.

 

 

2. 연속 냉각 (CCT 처리)

 

고온에서부터 연속적으로 냉각하는 방법입니다.

 

 

 

그럼 항온 냉각과 연속 냉각을 했을 때, 금속의 성질이 변하는 현상을 자세히 알아보도록 하겠습니다.

 

 

 

---

1. 항온 냉각 (TTT 처리)

 

● TTT 곡선 (항온변태곡선, Time Temperature Transformation Curve)

 

TTT 곡선이란

 

일정 온도에서 오스테나이트가 변태 하는 것을 시간의 함수로 정의하는 항온(등온)변태 곡선입니다.

 

 

 

더 자세히 설명드리자면

 

공석강을 A1 변태 온도 이상으로 가열하여 만들어진 오스테나이트를 여러 가지 냉각 조건으로

변태 시킨 것을 나타낸 곡선입니다.

 

 

① 용어 정리

 

② 그래프 해석

 

③ 항온변태 예시

 

순으로 TTT곡선 설명을 진행하도록 하겠습니다.

 

(출처: 금속재료 서적)

 

① 용어 정리

 

* A1 변태선: 오스테나이트 변태 온도(723℃) 

 

* Ps: 펄라이트 시작선, Pf: 펄라이트 종료선

 

* Bs: 베이나이트 시작선, Bf: 베이나이트 종료선

 

* Ms: 마르텐사이트 시작선, Mf: 마르텐사이트 종료선

(50%, 90%, 95% 각각 마르텐사이트 변태 비율)

 

 

② 그래프 해석

 

* 펄라이트 구역

- 과냉 오스테나이트 (Ps 왼쪽 구역)

 

오스테나이트를 변태 온도(A1 변태선) 이하의 낮은 온도로 냉각(과냉)하게 되면

불안정한 상태가 됩니다.

 

그래서 온도가 더 낮아짐에 따라 빨리 변태하여 안정화하려는 경향을 가지고 있습니다. 

 

이러한 특성 때문에 같은 펄라이트라고 할지라도 결정립의 크기 차이가 발생하게 됩니다.

 

 

- 조대 펄라이트 (700℃ 부근)

 

이 온도에서는 확산 속도가 상대적으로 빠르기 때문에

 

변태 동안 탄소 원자가 비교적 먼 거리까지 확산을 할 수 있게 되어 

 

600℃ 부근에서 만들어지는 펄라이트에 비해 결정립이 크고 두꺼운 층상 구조를 가질 수 있게 됩니다.

 

이런 펄라이트를 조대 펄라이트라고 합니다.

 

 

- 미세 펄라이트 (600℃ 부근)

 

이 부근의 펄라이트의 경우

 

온도가 감소함에 따라 탄소의 확산 속도가 감소하여 펄라이트의 결정립의 크기가 작아지고

 

층상구조의 두께가 얇아지게 됩니다.

 

 

- 강도, 경도 (기계적성질)

 

강도, 경도의 경우 '조대 펄라이트 < 미세 펄라이트'인 이유를 설명드리자면,

 

· 온도가 낮을수록 결정립의 크기가 작아지기 때문

(결정립의 크기가 작아져서 결정립계의 총길이가 길어지게 되어 전위의 이동을 방해하므로 강도, 경도 증가)

 

· 시멘타이트(경도 800)가 더욱 치밀하게 배열되어 있기 때문

(결정립의 크기가 작아져서 미세 펄라이트에서 더욱 치밀하게 배열)

 

위의 두 가지 이유 때문에 미세 펄라이트가 강도, 경도가 증가하게 됩니다.

 

---

오늘은 조대, 미세 펄라이트까지 알아보았습니다.

 

내용을 자세하게 설명하려다 보니 세 번에 나눠서 포스팅을 진행해야 할 거 같습니다.

 

다음 시간에 이어서 포스팅하도록 하겠습니다.

 

감사합니다.

 

 

항온냉각곡선(TTT곡선) 베이나이트, 마르텐사이트 (2)

 

항온냉각곡선(TTT곡선) 항온변태 예시 (3)