실린더形 容器體(AISI 4140)의 機械的 特性에 미치는 열처리 스케일의 影響 硏究 = Study on the effect of quenching scale on the mechanical properties of the cylinder type container(AISI 4140)

국문 초록 (Abstract)

국 문 요 약


실린더形 容器體(AISI 4140)의 機械的 特性에 미치는 열처리 스케일의 影響 硏究


논문제출자 권 택 만
지 도 교 수 조 덕 호


금속재료는 기계가공 후 열처리를 통해서 원하는 기계적 성질을 얻은 후에야 목적에 맞게 사용할 수 있다. 금속재질의 종류가 많은 만큼 열처리 방법도 다양하다. 군에서 사용되고 있는 탄약은 전투의 승패와 직결되므로 신뢰성과 안전성을 확보하기 위해 탄체는 우수한 기계적 성질을 가져야 한다. 따라서 이러한 기계적 성질을 확보하기 위해 적절한 열처리 방법을 적용하는 것이 중요하다. 초기에 생산된 탄체는 열처리 후 항복강도의 요구수준을 만족하지 못하여 여러 가지 열처리 방법을 적용하여 이러한 현상을 개선하고자 하였다. 열처리 후 항복강도 저하의 원인은 Quenching시 Martensite 변태 부족으로 인한 Bainite 형성으로 밝혀졌다. 따라서 요구수준의 항복강도를 확보하기 위한 Martensite 변태를 위해 열처리 조건, 냉각방법, 열처리시 탄체 표면산화 등에 대해 연구하였다. 열처리 조건에 대한 연구로는 Austenite의 입도와 항복강도의 상관관계를 규명하기 위해 가열온도 및 가열 후 유지시간 조건을 연구하였으나 항복강도 저하의 원인을 찾지 못하였다. 냉각방법에 의한 영향을 규명하기 위해 냉각욕조 장입 방법을 수직장입과 수평장입으로 구분하여 항복강도 변화 양상을 조사하였다. 수평장입 시 탄체 원주의 상부에서 냉각유의 와류 발생으로 인한 냉각속도 저하로 산화 Scale이 생성되고 이 산화 Scale은 또 다시 냉각속도를 늦추는 것으로 나타났다. 표면산화 Scale에 의한 냉각속도 저하가 Martensite 변태를 방해한 것이다. 산화 Scale은 탄체 가열시 또는 냉각 초기 단계에 생성되어 냉각유와 탄체간의 열 흐름을 단절시켜 탄체의 냉각속도 저하에 따른 Martensite 변태를 지연시켰다. 탄체표면의 산화 Scale 형성을 방지하기 위하여 탄체 표면에 산화방지제를 도포하여 Scale 발생량을 줄인 결과 탄체의 기계적 성질은 요구수준을 만족하였다. 따라서 열처리 시 탄체표면의 산화 Scale 발생을 최소화할 수 있는 가열온도와 유지시간을 설정하였다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 표 목 차 ⅰ
• 그림목차 ⅱ
• 국문요약 ⅲ
• 1. 서론 1
• 2. 이론적 고찰 3
• 2.1 열처리 조건 3
• 2.1.1 Fe-c 평형 상태도 3
• 2.1.2 합금원소의 영향 6
• 2.1.3 임계온도 8
• 2.1.4 Martensite의 형성 9
• 2.1.5 Bainite의 형성 15
• 2.2 냉각방법 16
• 2.3 열처리시의 표면산화 20
• 2.3.1 570 ℃ 이하에서 형성된 산화 스케일 22
• 2.3.2 A3(또는 Acm) 온도 이상에서 형성된 산화스케일 23
• 2.3.3 570℃ 이상, A3 온도 이하에서 형성된 산화스케일 25
• 3. 재료 및 실험방법 26
• 3.1 실험재료 26
• 3.2 열처리 방법 27
• 3.3 시료채취 32
• 3.4 경도시험 33
• 3.5 인장시험 34
• 3.6 미세조직 관찰 35
• 3.7 표면산화스케일 면적 측정 35
• 4. 결과 및 고찰 36
• 4.1 열처리 조건 36
• 4.2 냉각방법 40
• 4.3 산화방지제 적용 44
• 5. 결 론 48
• 참고문헌 49
• 영문요약 52