탄소강과 철-탄소계 평형상태도
강철(Steel)은 역사에서도 ‘철기시대’로 따로 분류할 만큼 인류에 엄청난 영향을 주었던 재료이며, 지금까지도 산업 현장뿐만 아니라 일상생활에서도 많이 사용되는 중요한 재료이다. 그런데, 왜 우리는 철을 많이 사용하게 된 걸까? 약 75억년 전 초신성이 폭발한 뒤, 태양과 지구를 포함한 여러행성들이 형성되는 수 많은 과정들을 살펴보면 그 이유에 대해 알 수 있다. 이에 대한 자세한 이야기는 이 글 를 통해 살펴보세요! 이 글 에서 알 수 있듯이, 지구에 사는 우리는 필연적으로 철을 이용할 수 밖에 없었다. 이 뿐만 아니라 철은 재료역학적인 여러 이점들이 있었기에 고대에서부터 지금까지도 많이 사용하는 원소이자 재료라 할 수 있다. 철이 온도와 탄소의 함유량 등에 따라 어떠한 재료역학적인 특성을 가지는지 아래에 있는 철-탄소계 평형상태도를 바탕으로 정리해보았습니다. < 철-탄소계 평형상태도 > 탄소강의 조직 1. 페라이트(α-Fe) ① α-Fe에 약간의 탄소만이 고용된 α고용체 [1] ② 최대 탄소 고용도는 723℃에서 0.02% ③ 연성이 크고 담금질에 의해 경화되지 않음 ④ 순철에 가까우며, 강자성체이고, 인장강도가 작음 2. 오스테나이트(γ-Fe) ① γ-Fe 속에 탄소를 고용한 γ고용체 ② 최대 탄소 고용도는 1148℃에서 2.11% ③ 전기 저항이 크고, 비자성체이며 인성이 큼 ④ 경도는 낮으나 인장강도에 비해 연신율이 큼 3. 시멘타이트(Fe3C) ① 철에 6.67%의 탄소를 함유하고 있는 금속간 화합물 ② 매우 단단하고 취성이 강하다. 4. 펄라이트(α고용체 + Fe3C) ① 0.77%C의 γ고용체가 723℃에서 분해하여 생긴 페라이트와 시멘타이트가 동시에 석출되는 공석 조직 ② 강도와 경도가 크고, 어느정도의 연성을 가짐 ③ 인장 강도와 내마모성이 강함 변태점의 종류 철의 변태는 결정구조변화가 없이 자성의 변화만 있는 자기변태와 결정구조 변화를 일으키는 동소변태 2가지
