탄소강의 서냉조직과 급냉조직

< Fe(철) - Fe3C(철탄화물) 상태도 >

      

 

1. 탄소강의 서냉조직

• 탄소강의 표준조직으로, 탄소강을 A1 변태점 이상으로 가열하여 균일한 Austenite 조직을 얻은 후 서냉(노냉,공냉)한 조직이다.
• 일반적으로 고온에서 발생하는 조직일수록 강도와 경도가 낮고, 인성 및 연성이 좋고, 저온에서 발생하는 조직은 반대특성을 갖는다.

 

1) 페라이트(Ferrite) : 탄소량이 극히 미세한 순철조직(α철), 체심입방격자(BCC) 조직

• 현미경 조직으로 흰 결정을 나타냄
• 경도, 인장강도가 낮다.
• 강자성체이며, 전기전도도와 연성이 좋다.

 

2) 펄라이트(Pearlite) : Ferrite(α철) 와 Cementite(Fe3C)가 혼합된 층상조직(공석 조직)이다.

• 강도 및 경도가 우수하고, 담금질 효과 및 가공성(절삭성)이 좋다.
• 탄소량 0.76%C(공석강)을 900℃에서 서냉(Austenite의 서냉 조직)한 조직이다.                                                              ① 아공석강(0.76%C 이하 탄소강) : Ferrite + Pearlite 조직
  ② 과공석강(0.76%C 이상 탄소강) : Pearlite + Cementite 조직

 

3) 오스테나이트(Austenite) : 탄소량 2.0%C를 900℃에서 서냉한 ɣ 고용체, 면심입방격자(FCC) 조직

• 상온에서는 불안정한 조직으로 상온 가공 시, 마르텐자이트(Martensite) 조직으로 변화하나, Stainless강에서는 상온까지 존재함.
• 비자성체이며, 전기저항이 크고,  마르텐자이트(Martensite)보다 경도가  낮고, 연신율이 높다.
• 통상 특수강(Ni, Cr, Mn)의 합금조직에서 잔류 Austenite의 형식으로 얻어진다.

 

4) 시멘타이트(Cementite) : 탄소량 2.0%C이상의 탄소철(Fe3C)의 침상 또는 망상조직, Austenite의 결정입계에서 석출

• 경도 우수, 연성은 거의 없으며, 취성이 높다.
• 강자성체, 담금질 효과가 없다.

 

5) 레데뷰라이트(Ledeburite) : 2.11%C의 오스테나이트(ɣ)와 6.68%C의 시멘타이트(Fe3C)의 주철 조직

 

 

2. 급냉조직(열처리 조직)  

• 강을 A1 변태점 이상으로 가열 후 급냉(수냉, 유냉)하여 얻어지는 조직

 

1) 마르텐자이트(Martensite)

• 고온에서의 오스테나이트를 급냉하여 얻음.
• α철과 ɣ철의 중간형태로, 체심임방격자(BCC) 구조
• 내식성, 인장강도, 경도가 우수
• 취성이 있고, 연신율이 적으며, 강자성체

 

2) 트루스타이트(Troostite)

• 마르텐자이트를 약400℃로 뜨임(템퍼링)에서 발생
• 부식이 쉽게 발생
• 경도는 마르텐자이트 보다 작고, 소르바이트보다 크다.
• 탄성한도가 높고, 점성이 있다.

 

3) 소르바이트(Sorbite)

• 인성 및 탄성이 높은 조직
• 트루스타이트보다 경도가 낮고, 펄라이트보다 인장강도 및 경도가 높다.
• 탄소강의 담금질시 발생하는 중간 펄라이트 조직

 

4) 베이나이트(Bainite)

• 열처리에 의한 응력발새이 적고, 경도가 적당, 점섬이 커서 탄소강재로 우수한 성질을 갖는다.

 

 

3. 조직의 경도 크기 순

시멘타이트 > 마르텐자이트 > 트루스타이트 > 베이나이트 > 소르바이트 > 펄라이트 > 오스테나이트 > 페라이트

C > M > T > B > S > P > A > F