Fe-Ni-C 합금의 소성유기 마르텐사이트

국문 초록 (Abstract)

1. 서론
Martensite변태에 미치는 塑性加工의 영향에 대해서 지금까지 많은 硏究가 행해져 왔다. 이들 대부분은 加해진 應力이 martensite변태를 촉진 또는 억제하는가에 대한 效果를 主로 Ms점의 변화로 확인해 왔다. 한편, 이러한 소성변형이 Ms점 이상의 어떤 온도구간에서 行해질 것 같으면 martensite변태가 일어나는 것이 관찰되었으며, 이러한 martensite를 온도 강하에 의해서 생긴 martensite와 구별하여 소성유기 martensite 혹은 가공유발 martensite라고 부르고 있다. 이러한 소성유기 martensite는 변태유기소성 (TRIP Effect)을 일으키는 장본인으로 밝혀진 후, 이에 대한 많은 연구가 1960년대 이후부터 Zackey등을 시발점으로 하여 계속되어 왔다.
本 硏究는 종전의 여러 연구들과는 다른 見地에서 수행된 것으로서, 常溫에서 加工했을 때 이러한 소성유기 martensite가 생길수 있도록 약 -16℃의 Ms점을 갖는 Fe-XNi-YC 合金을 設計하여 마련하였다. 이 合金을 상온가공했을 때 생성된 소성유기 martensite의 형태를 광학현미경으로 관찰하였으며, 동시에 가공도에 따른 소성유기 martensite 변태량을 조사했다. 또한 未變態의 austenite를 -196℃(액체질소)에 深冷處理했을때 生成되는 athermal martensite의 형태도 아울러 조사하였다.
2. 실험 방법
시료의 作製는, 우선 大氣中에서, 고순도철, 전해니켈, 흑연 전극 분말등을 고주파용해한 후 이를 60㎜ø의 金型에 주조하여 약 4㎏의 ingot를 만들었다. 이 때 熔湯의 탈산은 金屬규소, 만간 및 알루미늄을 미량 첨가하여 行했다. 이 ingot를 1200℃×1hr 소둔한 후 열간단조하여 약 15×35㎜의 斷面을 갖는 角材를 만들고, 이것을 1200℃에서 보호분위기중에서 약 24시간 균질화처리를 한후, 이로부터 t×10×10㎜크기의 각종 시편을 제작했다. t의 값은 압연후의 최종 두께가 약 1.5㎜가 되도록 조정되었다. 이렇게 제작된 시편을 진공중에서 900℃×30分 가열하여 鹽水中에 소입하였다. 이 때 진공중에서의 가열 또는 소입중에 발생할 수 있는 脫炭 영향을 제거하기 위해서 시편표면을 약 0.1㎜ 정도 硏削除去하였다. 이것을 常溫에서 각종 가공도로 압연하여 약 1.5㎜두께로 한 다음, 현미경조직관찰, X-線回折시험 및 경도측정등을 행하였다.
3.결 론
1) Ms점이 약 -16℃인 Fe-25%Ni-0.2%C 합금에, 상온에서 각종 加工度를 부여하였을 때, 소성유기 martensite는 약 20% 加工度에서부터 관찰되었으며, 소성유기 martensite량은 加工度와 더불어 증가하였지만, 약 60%加工度에서부터는 변태량이 약간 크게 증가하는 경향을 나타냈다.
2) 이 合金에서 생성된 소성유기 martensite의 형태는, 加工度에 관계없이 massive type을 나타냈다.
3) 각종 加工度를 부여하여 소성유기 martensite를 생성시키고, 잔류한 未變態의 austenite를 -190℃(액체질소)에 深冷處理하여 athermal martensite로 변태 시킨 결과,
(가) 약 40%의 加工度까지는 athermal martensite의 형태는 acicular type이었지만, 이 이상의 加工度에서는 massive type을 나타냈다.
(나) -196℃에 深冷處理한 후 잔류한 austenite량과 加工후의 未變態 austenite량과의 比를 加工度에 대해서 plot한 결과, 약 40%의 加工度까지는 austenite의 安定化가 증가하다가 그 이상의 加工度에서는 감소하는 경향을 나타냈다. 이 結果는, 소성유기 martensite가 생성될 수 있는 準安定 austenite를 加工할때는, 소성유기 martensite로 변태하고 잔류한 未變態의 austenite가 athermal martensite로 변태하는 과정은, 低加工度에서는 martensite의 核成長에 의해서 지배되고, 비교적 높은 加工度에서는 martensite의 核發生에 의해서 지배된다는 것을 暗示하고 있다.
4) 이 合金을 常溫에서 가공한 후 소성유기 martensite로 변태하고, 잔류한 austenite의 半値幅은 약40% 加工度까지는 서서히 증가하다가 그 이상의 加工度에서는 半値幅 급히 증가하였다. 이것은, 소성유기 martensite 생성시에 동반되는 체적증가로 인한 餘分의 strain이 加工에 의한 strain에 加算되었기 때문이다.