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신소재 공학 실험 - 탄소강의 열처리

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작성일18-03-14 18:51

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피트가 닮은꼴이 되므로 하중의 크기에 관계없이 경도의 수치가 일정해지는 것이 특징이다.
② 로크웰 경도계(rockwell hardness tester)
압자를 일정 하중으로 시료면에 압입을 가해 압자의 선단이 들어간 깊이로 재료의 경도를 측정하는 기구.
지정된 형상의 강구슬 또는 다이아몬드 압자를 이용하여 최초에 기준하중을 가하고, 다음으로 시험하중까지 하중을 증가시킨 후, 최초의 기준하중으로 되돌아온다. 신소재 공학 실험 - 탄소강의 열처리

1. 실험目標(목표)
- 탄소 함유량이 다른 두 금속을 열처리 과정을 거치고 3가지 방법(노냉, 공냉, 수냉)으로 냉각시킨 후, 냉각 과정을 통한 조직의 변화를 관찰하고 경도에 미치는 영향을 알아본다. 하중을 P㎏, 피트의 대각선의 길이를 d㎜라 하면, 비커즈 경도 Hυ는
Hυ 〓 1.854 P/d2 이 된다된다. 그 후, 탄소 함유량이 다른 두 금속의 3개의 시편을 각각 노냉, 공냉, 수냉의 방법으로 냉각시킨다.

(3) mounti
신소재 공학 실험 - 탄소강의 열처리


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신소재 공학 실험 - 탄소강의 열처리





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실험결과/기타
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다. 냉각이 완료된 시편은 산화막을 제거한 후에 세척한다.

2. 관련지식

구분
SM20C
SM45C
C
0.18 ~ 0.23
0.42 ~ 0.48
Si
0.15 ~ 0.35
0.15 ~ 0.35
Mn
0.30 ~ 0.60
0.60 ~ 0.90
P
0.030
0.030
S
0.035
0.035
(1) Fe-Fe3C 상태도를 통해 예측할 수 있는 SM20C와 SM45C의 열처리 온도
table 1. 구조용 탄소강의 화학ingredient
figure 1. Fe-C 상태도 (실선:Fe-Fe3C 상태도, 점선:Fe-C 상태도)

- SM20C의 탄소 함유량은 0.18~0.23wt%, SM45C의 탄소 함유량은 0.42~0.48wt% 이고, figure 1을 통해 열처...

신소재 공학 실험 - 탄소강의 열처리

1. 실험目標(목표)
- 탄소 함유량이 다른 두 금속을 열처리 과정을 거치고 3가지 방법(노냉, 공냉, 수냉)으로 냉각시킨 후, 냉각 과정을 통한 조직의 변화를 관찰하고 경도에 미치는 영향을 알아본다. 시편 관찰의 용이함을 위해 톱으로 잘라 생긴 거친 면 중 한 면을 사포를 이용하여 연마한다. 이때, 쇠톱과 강의 마찰로 인해 잘려진 시편이 뜨거울 수 있으니 주의한다. 이 전후 2회의 기준하중 시에서 움푹 패인 깊이의 차로 定義(정의)되는 경도를 말한다. 하중의 크기…(skip) 를 아주 작게 하면 제품의 면에서 직접 경도를 측정할 수가 있다 또 하중 1㎏ 이하에서 사용할 수 있는 시험기를 특히 미소경도 시험기라고 한다.

(2) 열처리 냉각방법
① 노냉 : 강을 열처리한 후, 노 내에서 비교적 늦은 속도로 냉각 시키는 것
② 공냉 : 강을 고온에서 가열하여 오스테나이트화 시킨 후 공기 중에서 냉각 시키는 것
③ 수냉 : 열처리한 탄소강을 노에서 빼내어 물에 집어넣어 냉각 시키는 것

(3) 경도계
① 비커스 경도계 (Vickers hardness tester)
공업재료 등의 경도를 나타내는 기준의 하나. 대면각 136˚인 피라미드형 다이아몬드 압자(자국)를 재료의 면에 살짝 대어 눌러 피트(pit)를 만들고, 하중을 제거한 후 남은 영구 피트의 표면적으로 하중을 나눈 값으로 나타낸다. 시험시 지시계의 눈금은 다이얼 게이지에 의해서 지시되고, 읽음값이 경도의 수치가 된다된다.

잘린 시편

(2) 열처리

공냉
수냉
총 6개의 시편을 노에 넣고 SM20C는 920℃에서, SM45C는 870℃에서 약 1시간동안 열처리한다.

2. 관련지식

구분
SM20C
SM45C
C
0.18 ~ 0.23
0.42 ~ 0.48
Si
0.15 ~ 0.35
0.15 ~ 0.35
Mn
0.30 ~ 0.60
0.60 ~ 0.90
P
0.030
0.030
S
0.035
0.035
(1) Fe-Fe3C 상태도를 통해 예측할 수 있는 SM20C와 SM45C의 열처리 온도
table 1. 구조용 탄소강의 화학ingredient
figure 1. Fe-C 상태도 (실선:Fe-Fe3C 상태도, 점선:Fe-C 상태도)

- SM20C의 탄소 함유량은 0.18~0.23wt%, SM45C의 탄소 함유량은 0.42~0.48wt% 이고, figure 1을 통해 열처리 온도를 예측해보면 SM20C는 약 860℃이상, SM45C는 약 790℃이상이다. 피트가 아주 작으므로 시험면의 경도분포를 구하거나 조직의 작은 부분의 경도를 구할 때에도 사용된다된다. B경도와 C경도가 규정되어 있으며, 경도기호는 HR을 사용하고, 스케일(육안)기호, 경도의 순으로 표시한다.

3. 준비물
- SM20C, SM45C, 쇠톱, Hardener, Epoxy resin, 연마제(0.3μm,1.0μm), 연마포, Ethanol, HNO3, 사포(150~2000), Vickers 경도계, Rockwell 경도계, Olympus CK-40 M (반사현미경)
4. 실험과정
(1) 시편 준비
실험을 위해 봉상의 SM20C와 SM45C를 쇠톱을 이용하여 약 1.0cm 정도의 시편으로 3개씩 자른다.

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