1 / 19

Fe 3 C 평형 상태도

Fe 3 C 평형 상태도. ◈ 상태도 관련 용어 정리 ◈. 1. 계 (System) 한 물질 또는 몇 개의 물질의 집합이 외부와 관계없이 독립해서 한 상태를 이루는 것 예 ) 1 성분계 (1 원계 ), 2 성분계 (2 원계 ) 2. 성분 ( Component) 1 계를 구성하고 있는 물질 예 ) Cu-Ni 계 : Cu 와 Ni 이 성분 3. 농도 (Concentration), 조성 (Composition) 1 계에서 성분 상호간의 관계분량 즉 상호간의 비율

bishop
Download Presentation

Fe 3 C 평형 상태도

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Fe3C 평형 상태도

  2. ◈ 상태도 관련 용어 정리 ◈ 1. 계(System) 한 물질 또는 몇 개의 물질의 집합이 외부와 관계없이 독립해서 한 상태를 이루는 것 예) 1성분계(1원계), 2성분계(2원계) 2. 성분(Component) 1계를 구성하고 있는 물질 예) Cu-Ni계 : Cu와 Ni이 성분 3. 농도(Concentration), 조성(Composition) 1계에서 성분 상호간의 관계분량 즉 상호간의 비율   -중량농도(wt%) : 중량 비 -원자농도(at%) : 원자수의 비 4. 상(Phase) ①1계에서 물리화학적으로 균일한 부분 예)물+기름 : 2성분계 2상, 물+에틸알콜 : 2성분계 1상 ②순 금속, 고용체(Solid solution), 금속간화합물(intermetallic compound) -용체(Solution) : 1물질 중에 타 물질이 용해되어 균질한 물질을 만들고 있는 것 액체인 경우는 solution(liquid solution), 고체인 경우는 solid solution이라 함 -금속간화합물 : 두 가지 이상의 금속원소가 간단한 정수비로 결합된 화합물 보통의 합금인 고용체와는 달리, 결정구조나 물리화학적 성질이 그 성분원소와 명확히 다름, 또한 일정한 녹는점을 가진 것

  3. 5. 상변태(Phase Transformation) 한 결정 구조에서 다른 결정 구조로 바뀌는 것 보통 1개의 상은 처음부터 화합물인 경우와 용체인 경우로 나뉨 6. 변태점 상의 변태가 일어나는 온도 예)순철의 변태 A3변태 A4변태 α - Fe ------> γ - Fe ------> δ - Fe (BCC) 912℃ (FCC) 1394℃ (BCC) 7. 평형 (Equilibrium) 1계에서 압력, 온도의 변화가 없는 경우 계의 상태가 시간이 경과해도 변화하지 않는 안정한 상태 -상태도 : 1계에 있어서 임의의 농도, 온도, 압력에서 평형상태에 있는 각 상의 종류와 상호량을 도시한 것 8. 상률(Phase rule) 계의 상태를 변화 시키지 않고 그 값을 독립적으로 자유로이 변화 시킬 수 있는 자유도를 규정한 법칙 -자유도의 변수 : 압력, 온도, 성분의 종류와 그 조성

  4. ◈평형 상태도 ◈ 1. 평형상태도 (equilibrium phase diagram) 온도, 압력, 성분농도가 변화하는데 따라서 합금의 상이 어떠한 상태로 되는 가를 나타내는 그림. 즉, 평형적으로 존재하는 합금의 상의 영역을 나타내는 것이 평형 상태도이다. 2. 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus): 곡선 A'C2D2B'이 액상선이며 이 선에서 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다. ②고상선(Solidus): 곡선 A'C3D3B'이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다.

  5. ◈Fe-Fe3C 평형상태도 ◈ • 6.67%C까지의 탄소를 가지는 Fe-C 합금을 매 우 서냉 시킬 때 온도에 따라서 존재하는 상영역을 나타낸 그림. • 2. 종류 • ①Fe-Fe3C계 • :Cementite, 시멘타이트 (실선) • ②Fe-C계 • :Graphite, 흑연(점선) • 시멘타이트로 부르는 Fe3C는 금속간화합물로평형상이 아닌 준평형상이기 때문에 이 상태도는 엄밀하게 말하면 평형 상태도가 아니며, 어떤 조건하에서 시멘타이트는 더욱 안정한 상인 철과 흑연으로 분해 될 수 있다. 이러한 이유로 인해서 Fe- Fe3C계 상태도는 준 안정 상태도이다. 그러나 Fe3C는 한번 형성되기만 하며 실질적으로 매우 안정하게 존재함으로 평형상으로 간주된다.

  6. 4. Fe-C계 상태도에서 각 선 및 점이 가지는 의미

  7. 5. Fe-C계 상태도에서각 구역의 조직과 결정구조 <각 구역의 조직 성분> <조직과 결정구조>

  8. ① α 페라이트(α-Ferrite) -α철에 탄소가 고용되어 있는 고용체, α 페라이트 또는 단순히 페라이트라고 함 - BCC 결정구조 - 탄소고용도 최대 탄소고용도는 723℃에서 0.02% (페라이트에 고용할 수 있는 탄소량은 매우 적음) 온도가 내려감에 따라서 감소(상온 0℃에서 0.008%정도) 탄소원자는 철 원자에 비해서 비교적 원자크기가 작으므로 철의 결정격자내의 침입형 자리에 위치 ②오스테나이트(Austenite)   - γ철에 탄소가 고용되어 있는 고용체 - FCC 결정구조 - 탄소고용도 최대 탄소고용도는 1148℃에서 2.08% α 페라이트보다 매우 큼. 온도가 내려감에 따라서 감소(723℃에서 0.8%) α 페라이트에서와 마찬가지로 오스테나이트 중의 탄소는 철의 결정격자내의침입형 자리에 위치

  9. ③ δ 페라이트(δ-Ferrite) -δ 철에 탄소가 함유되어 있는 고용체 - BCC 결정구조 - 탄소고용도 최대 탄소고용도는 1495℃에서 0.09% ④ 시멘타이트(Cementite)    - Fe-C의 금속간화합물인 철탄화물(Fe3C) - 6.67%의 탄소 / 93.3% 철(Fe) - 사방정결정구조 (단위격자 당 12개의 Fe원자와 4개의 C원자를 가짐) - 매우 경하고 취약한 성질

  10. γ 오스테나이트 (0.8%C) 723 ℃ α 페라이트 + 시멘타이트 (0.02%C) (6.67%C) 6. 불변반응 ①공석반응(Eutectoid Reaction) - 어떤 일정한 온도에서 한 개의 고용체로 부터 동시에 다른 두 개의 고상이 석출되는 현상 - 공석반응 : γ -> α + β - Fe-Fe3C 상태도에서의 공석반응 0.8% C의 조성을 갖는 γ오스테나이트가 723 ℃의 일정한 온도에서 0.02% C의 조성을 갖는 α 페라이트와 6.67% C의 시멘타이트( Fe3C)로 분해되는 반응 - 공석강 : 0.8% C의 조성을 갖는 강 - 공석조직 α (페라이트) + Fe3C(시멘타이트) => Pearlite (펄라이트)

  11. 1148 ℃ 액상 (4.3%C) γ 오스테나이트+ 시멘타이트 (2.08%C) (6.67%C) ② 공정반응(Eutectic Reaction) - 용융합금이 냉각 할 때 일정한 온도(공정점)에서 두 고상 이 동시에 정출되는 현상 - 공정반응 : L -> α + β - Fe-Fe3C 상태도에서의 공정반응 4.3%C의 조성을 갖는 액상이 1148℃의 일정한 온도에서 2.08%C의 조성을 갖는 γ 오스테나이트와 6.67%C의 시멘 타이트로 변화하는 반응 - 공정점: 공정반응이 일어나는 조성과 온도 공정조직 : 층상구조

  12. 1148 ℃ 액 상 + δ 페라이트 (0.53%C) (0.09%C) γ 오스테나이트 (0.17%C) ③포정반응(Peritectic Reaction) - 하나의 고상(α)과 하나의 액상(L)이 반응하여 새로운 고상 이 (β ) 정출되는 항온변태 반응 - Fe-Fe3C 상태도에서의 포정반응 0.53%C의 조성을 갖는 액상과 0.09%C의 조성을 갖는 δ 페라이트가 1495℃의 일정한 온도에서 0.17%C의 조 성을 갖는 γ 오스테나이트로 변화하는 반응 - 포정조직: α상 주위에 β가 둘러싸는 듯한 조직

  13. ◈탄소강의 변태 ◈

  14. <공석강(共析鋼, Eurectoid Steel)> -공석반응에 의해 형성 0.8%C를 함유하는 조성의 탄소강(S점)이 723℃이하로 냉각될 때 오스테나이트가 페라이트와 시멘타이트로 분 해되는 반응 -반응이 일어나는 온도:A1선 (723℃) -공석변태, 펄라이트(pearlite)변태, A1변태 -아공석강(亞共析鋼, Hypoeutectoid Steel) : 0.8%C 이하 순철이 γ 철로 변태하는 온도는 910℃(Ac3점)이지만 아공 석강이 γ 오스테나이트 단상으로 변태하는 온도는 GS선 이상이므로 이 GS선을 A3선이라고 한다. -과공석강(過共析鋼, Hypereutectoid Steel) : 0.8%C 이상 과공석강에서는 SE선 이상으로 가열될 때 단상의 오스테나이트 로 변태하므로 이 SE선을 Acm선이라고 부른다. <Fe-Fe3C계 평형상태도와 변태조직도>

  15. 공석탄소강 (0.8%C) 오스테나이트 서냉 e 공석온도 직상, 오스테나이트 가열(750 ℃) 서냉 f α 페라이트+시멘타이트(Fe3C) 페라이트와 시멘타이트가 교대로 반복되어지는 층상조직(lamellar structure)을 형성하고 있으며, 그 형태가 진주(pearl)와 비슷하기 때문에 펄라이트(Pearlite)라고 부른다. 1. 탄소강의 서냉시 조직변화 ①공석강

  16. 아공석탄소강 (0.8%C) 오스테나이트 서냉 b 약 775℃, 오스테나이트 결정립계에서 초석페라이트 핵생성 서냉 c 오스테나이트 속으로 초석페라이트 계속 성장 페라이트가 형성된 지역의 과잉탄소는 오스테나이트-페라이트 계면으로부터 오스테나이트 쪽으로 밀려나므로, 남아있는 오스테나이트의 탄소량은 점점 많아지게 된다. 따라서 A1변태온도 직상인 c점에 도달되면 남아 있는 오스테나이트의 탄소량은 0.4%에서0.8%로 증가하게 된다. 가열(900 ℃) 서냉 A1 변태온도 (723℃ )직하, 오스테나이트 ---->펄라이트 (공석반응) d 펄라이트를 구성하고 있는 페라이트는 초석 페라이트와 구별하기 위해서 공석 페라이트(eutectoid ferrite)라고 한다. ②아공석강

  17. 과공석탄소강 (0.8%C) 오스테나이트 서냉 h 오스테나이트 결정립계에서 초석시멘타이트 핵생성 서냉 가열(950 ℃) j 초석시멘타이트 계속 성장-오스테나이트 내의 탄소 고갈 이 냉각과정이 평형냉각이라고 가정할 때에 j점의 온도에서 남아 있는 오스테나이트의 탄소량은 1.2%에서 0.8%로 감소하게 될 것이다. k A1 변태온도 (723℃ )직하, 오스테나이트 ----->펄라이트 (공석반응) 펄라이트를 구성하고 있는 시멘타이트는 초석 시멘타이트와 구별하기 위해서 공석 시멘타이트 (eutectoid cementite)라고 부른다. ③ 과공석강

  18. 2. 강의 열처리에 중요한 임계온도 • A1 • 페라이트-시멘타이트 영역과 오스테나이트와 페라이트 또는 오스테나이트와 시멘타이트 영역간의 경계 • *강의 가열시 변태온도* • 723 – 10.7Mn – 16.9Ni + 29Si + 16.9Cr • + 6.38W + 290As A3 ②A3 페라이트 오스테나이트와 오스테나 이트 영역간의 경계 *강의 가열시 변태온도* 910 - 203√C – 15.2Ni + 44.7Si + 104V + 31.5Mo + 13.1W A1

More Related