인하대학껓 / 기계공학실험A_금속재료_결과보고서

① Fe-Fe3C 평형상태도
 탄소 동소체는 세가지 형태로 존재한다. (페라이트, 오스테나이트, 시멘타이트)
 탄소의 함유량에 따라 다른 종류의 금속을 형성하므로 중요성이 있다.

- 페라이트
알파 페라이트(alpha ferrite), 또는 간단히 페라이트(ferrite)라고 하는 체심입방격자(BCC) 철 고용체는 727℃에서 최대 0.022%의 탄소 용해도를 가진다. 페라이트는 비교적 무르고 연성이 있으며 상온에서 768℃까지 자성을 띤다. BCC 철에는 극소량의 탄소가 격자 사이로 용해되지만, 그 양에 따라 페라이트의 기계적 성질에 큰 영향을 미친다. 더불어 상당량의 크롬, 망간, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 규소 등이 고용체에 포함되어 특별한 성질을 부여할 수 있다.

- 오스테나이트
철은 일정 온도 범위에서 BCC에서 FCC 구조로 변하는 다형 변태가 발생하고 감마철(gamma iron) 또는 보다 일반적으로 오스테나이트(austenite)가 된다. 이 구조는 1148℃ 온도에서 최대 2.11%의 용해도를 가진다. FCC 구조는 일반적으로 격자 간 틈이 많으므로 탄소 원자의 침입이 용이하며 이런 이유로 페라이트 대비 약 100배 이상의 용해도를 가진다. 오스테나이트는 강의 열처리에 매우 중요한 역할을 하며 페라이트보다 치밀하고, 단상 FCC 구조로 인해 고온에서의 연성이 높아 성형성이 우수하다. 다량의 니켈과 망간 또한, 다양한 성능의 부여를 위해 FCC 철에 용해될 수 있다. 오스테나이트 강은 고온에서 비자성이며, 특히 오스테나이트계 스테인리스강은 상온에서도 자성을 띠지 않는다.

- 시멘타이트
평형상태도에서 오른쪽 구역은 시멘타이트로 100% 탄화철(FeC)이며 6.67%의 탄소를 함유하고 있다. 시멘타이트는 카바이드(carbide)라고도 불린다. 시멘타이트는 매우 단단하고 취성이 높으며 강의 성질에 중요한 영향을 미친다. 이 구조 역시 크롬, 몰리브덴, 망간과 같은 원소를 첨가해 합금화할 수 있다.