금속 조직 및 경도 실험 레포트

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1. 실험 이론 (2 Page)
1) 철강, 탄소강
철강은 기계 재료로 가장 많이 사용 되는 금속으로 경도가 높고 가공성이 좋으며, 특정
원소를 첨가할 때 특수한 성질을 쉽게 얻게 된다. 제조 과정에서 탄소, 규소, 망가니즈,
인, 황 등의 원소들이 많이 포함되는데 이는 철강 재료의 성질에 영향을 많이 주고 특
히 탄소는 가장 큰 영향을 준다. 철강 재료는 탄소 함유량에 따라 담금질이 안되고 연
하고 약한 순철, 강도와 경도가 크고 기계 재료로 주로 사용되는 강, 경도와 취성이 커
서 주물용으로 사용되는 주철로 구분된다. 탄소는 담금질 효과를 크게 해주며 강도와
경도를 증가시키고, 인성과 전성을 감소시키는 특징이 있다. 철에 0.02~2.11%의 탄소를
함유한 Fe-C계 합금인 탄소강은 탄소 함유량, 그 외 함유된 성분, 열처리, 냉각속도, 가
공방법 등에 따라 다양한 성질을 갖게 된다. 탄소강 내에서도 탄소 함유량이 증가하면
강도와 경도, 내마모성이 좋아지고 경화능이 커지며, 연성과 인성 및 용접성은 감소하게
된다.
2) Fe-C 평형상태도
Fe-C 평형상태도는 철과 탄소량에 따른 조
직을 나타낸 것으로, 온도 변화에 따른 철탄소 이원계의 형상을 알 수 있다.
페라이트 : α철에 탄소가 최대 0.02% 고용
된 α고용체로 BCC구조이고 순철에 가까운
조직이다. 이는 현미경으로 보았을 때 흰
색의 입상으로 나타나는 조직이고, 연하고
연성이 크며, 인장 강도는 비교적 적다. 상온에서 강자성이고 전기전도도가 높으며 소입
경화능이 없다.
오스테나이트 : 1394°C와 912°C 사이에서 철은 BCC구조에서 FCC구조로 바뀌고 오스테
나이트 조직이 되고 이는 1148°C 에서 2.11%C를 용해 할 수 있다. γ철에 탄소가 최대
2.0%가 고용된 γ고용체이고 상자성체로 전기 저항이 크며 인성이 큰 특징이 있다.
세멘타이트 : 탄소함유량이 6.67%C인 100% 탄화철이다.

참고 자료

W.D. Callister and D.G. Rethwisch, Wiley, Materials Science and Engineering 9/E, 2014,
pp. 297~457
https://kr.misumi-ec.com/tech-info/categories/technical_data/td01/a0183.html, 경도환
산표, 2022월 4월 23일