fe-c 상태도

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■ Fe-Fe3C 상태도 와 상
강은 열처리를 통하여 매우 다양한 미세조직과 성질이 얻어지기 때문에 열처리변수의 적절한 조합에 의해서 우리가 원하는 미세조직과 성질을 얻을 수 있다. 여기서 최종적인 미세조직과 성질을 결정해주는 기본적인 열처리변수는
첫째로, 어느 온도로 가열할 것인가 ?
둘째로, 이 온도에서 얼마 동안 유지할 것인가 ?
셋째로, 냉각은 얼마나 빨리 할 것인가 ? 하는 등의 3가지가 있다.
이러한 변수들을 결정해 주기 위한 자료로서 매우 중요한 역할을 하는 것이 평형상태도(平衡狀態圖, equilibrium phase diagram)이다.
이 상태도는 특히 첫 번째 변수인 열처리온도를 결정하는 데에는 없어서는 안될 결정적인 자료가 된다.
상태도의 기본적인 의미
상태도란 여러 가지 조성의 합금을 용융상태로부터 응고되어 상온에 이르기까지 상태의 변화를 나타낸 그림을 말한다.
즉 합금의 성분비율과 온도에 따른 상태를 나타내는 그림으로서, 횡축에는 조성(%), 종축에는 온도(℃)로서 표시하고 있다.
Fe-Fe3C 상태도 와 상
순철은 910℃이하에서는 체심입방격자이고, 910℃ 이상1390℃까지는 면심입방격자이다. 여기에 탄소원자가 함유되면 두가지의 변화가 나타난다.
즉 변태온도가 낮아지고 변태가 단일온도에서 일어나는 것이 아니라 어느 온도범위에 걸쳐서 일어나게 된다.
이러한 내용이 그림 2.1에 잘 나타나 있다. 엄격하게 말해서 시멘타이트(Fe3C)로 불리우는 금속간화합물은 평형상이 아니기 때문에 이 상태도는 엄밀하게 말하면 평형상태도가 아니다.
어떤 조건하에서 시멘타이트는 더욱 안정한 상인 철과 흑연으로 분해될 수 있다.
상(相, phase)이라는 것은 물리적, 화학적 그리고 결정학적으로 균일한 부분을 말하는 것으로, 이것은 뚜렷한 계면에 의해서 합금의 다른 부분과 구분된다.
Fe-Fe3C 상태도에 나타나는 고상의 종류에는 4가지가 있다.
즉, α페라이트(ferrite), 오스테나이트(austenite), 시멘타이트 및 δ 페라이트 등이다. 이 각각의 상들을 구체적으로 나타내면 다음과 같다.
그러나 Fe3C는 한번 형성되기만 하며 실질적으로 매우 안정하므로 평형상으로 간주된다. 이러한 이유로 인해서 그림의 상태도는 준 안정 상태도이다.
Fe-C상태도 (실선:Fe-Fe3C 상태도, 점선:Fe-C상태도)

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