오스테나이트

Austenite
오스트리아와 혼동하지 말 것.
이 기사는 합금과 철 동소체에 관한 것이다.Jane Austen 팬은 Janeite를 참조하십시오.
강철
Разливка жидкого чугуна.jpg
단계
미세 구조
반
기타 철기 재료
오스테나이트( ()가 탄소강에서 안정적인 조건을 나타내는 철-탄소 위상도.
철의 동소체, 알파 철 및 감마 철

감마상철(γ-Fe)이라고도 하는 오스테나이트는 철의 금속, 비자성 동소체 또는 합금 [1]원소와 철의 고체 용액입니다.일반 탄소강에서 오스테나이트는 임계 공정상 온도인 1000K(727°C) 이상에서 존재하며, 강철의 다른 합금은 공정상 온도가 다릅니다.오스테나이트 동소체는 William Chandler Roberts-Austen [2]경(1843–1902)의 이름을 따서 명명되었으며, 일부 스테인리스강에는 실온에서 오스테나이트를 안정화시키는 니켈이 존재하기 때문에 실온에서 존재합니다.

철의 동소체

912~1,394°C(1,674~2,541°F)의 알파 철은 체심입방체(BCC)에서 오스테나이트라고도 불리는 감마 철의 면심입방체(FCC) 구성으로 상전이 일어난다.이것은 유사하게 부드럽고 연성이지만 상당히 더 많은 탄소(1,146°C(2,095°F)에서 질량에 의해 2.03%까지 용해될 수 있다.)이 감마 철 형태는 병원 및 식품 서비스 장비 제조에 가장 일반적으로 사용되는 스테인리스강[citation needed] 유형에 존재한다.

재료.

오스테나이트화란 철, 철기 금속 또는 강철을 페라이트로부터 오스테나이트로 [3]결정구조를 바꾸는 온도까지 가열하는 것을 말한다.오스테나이트의 보다 개방적인 구조는 탄소강의 철-탄화물로부터 탄소를 흡수할 수 있다.초기 오스테나이트화가 불완전하면 매트릭스 [4]내에 분해되지 않은 탄화물이 남을 수 있습니다.

일부 철금속, 철기금속 및 강철의 경우 오스테나이트화 단계에서 탄화물이 발생할 수 있습니다.이를 위해 일반적으로 사용되는 용어는 2상 [5]오스테나이트화입니다.

오스템퍼링

주요 기사:오스템퍼링

오스템퍼링은 더 나은 기계적 특성을 촉진하기 위해 철 기반 금속에 사용되는 경화 과정입니다.금속은 철-시멘트 상 다이어그램의 오스테나이트 영역으로 가열된 후 염조 또는 300–375°C(572–707°F)의 온도 사이의 다른 열 추출 매체에서 담금질됩니다.금속은 오스테나이트가 베이나이트 또는 아우스페라이트(베이나이트 페라이트+고탄소 오스테나이트)[6]로 바뀔 때까지 이 온도 범위에서 아닐됩니다.

오스테나이트화 온도를 변화시킴으로써 오스테머링 공정은 서로 다른 바람직한 미세구조를 [7]얻을 수 있다.오스테나이트화 온도가 높을수록 오스테나이트에서 더 높은 탄소 함량을 생성하는 반면, 온도가 낮을수록 오스테나이트 구조의 [7]분포가 더 균일해집니다.오스템퍼링 시간의 함수로서의 오스테나이트의 탄소 함량이 확인되었다.[8]

플레인 카본강에서의 거동

오스테나이트가 냉각되면 탄소는 오스테나이트에서 확산되어 카본이 풍부한 철-탄화물(시멘타이트)을 형성하고 카본이 적은 페라이트를 남긴다.합금 조성에 따라 페라이트 및 시멘트(펄라이트)의 층층이 형성될 수 있습니다.냉각 속도가 매우 빠르면 카본은 확산할 충분한 시간이 없으며, 합금은 마텐사이트 변환으로 알려진 큰 격자 왜곡을 경험할 수 있으며, 마텐사이트 변환은 차체 중심 사각형 구조(BCT)로 변환됩니다.냉각 속도는 마르텐사이트, 페라이트 및 시멘타이트의 상대적 비율을 결정하며, 따라서 경도 및 인장 강도 같은 결과 강철의 기계적 특성을 결정합니다.

두꺼운 섹션의 높은 냉각 속도는 재료에 급격한 열 구배를 일으킵니다.열처리된 부품의 외층은 더 빨리 냉각되고 더 수축되어 장력과 열염색을 받게 됩니다.높은 냉각 속도에서 재료는 오스테나이트에서 훨씬 더 단단한 마르텐사이트로 변하며 훨씬 낮은 변종에서 균열이 발생합니다.부피 변화(마틴사이트가 [9]오스테나이트보다 밀도가 낮음)도 스트레스를 발생시킬 수 있습니다.부품의 내측과 외측부의 변형률 차이로 인해 외측부에 균열이 발생할 수 있으므로 이를 방지하기 위해 느린 담금질 속도를 사용해야 한다.강철에 텅스텐을 합금함으로써 탄소 확산이 느려지고 저온에서 BCT 동소체로프로의 전환이 일어나 균열을 회피할 수 있다.이러한 재료는 경화성이 높아진 것으로 알려져 있다.담금질 후의 담금질은 일부 메짐성 마텐사이트를 강화 마텐사이트로 변화시킨다.저경화성 강철을 담금질할 경우 상당량의 오스테나이트가 미세 구조물에 유지되어 강철에 내부 응력이 가해져 제품이 갑자기 파손되기 쉽습니다.

주철의 거동

백색 주철을 727°C(1,341°F) 이상으로 가열하면 1차 시멘트 [10]결정에서 오스테나이트가 형성됩니다.이 백색 철의 오스테네이션은 [10]페라이트와의 상간 경계에 있는 1차 시멘트암에서 발생합니다.시멘타이트에서 오스테나이트 입자가 형성되면 시멘타이트 결정층 [10]표면을 따라 방향지어지는 층상 클러스터로 발생합니다.오스테나이트는 탄소 원자가 시멘트 원자에서 페라이트 [10][11]원자로 확산됨으로써 형성된다.

안정화

망간 및 니켈과 같은 특정 합금 원소를 추가하면 오스테나이트 구조를 안정화시켜 저합금강의 열처리를 용이하게 할 수 있습니다.오스테나이트계 스테인리스강의 극단적인 경우, 합금 함량이 훨씬 높아 상온에서도 안정된 구조입니다.반면 실리콘, 몰리브덴, 크롬 등의 원소는 오스테나이트를 탈안정화시켜 공정체 온도를 상승시키는 경향이 있다.

오스테나이트는 벌크 금속 형태로 910°C(1,670°F) 이상에서만 안정적입니다.단, FCC 전이금속은 면중심입방체(FCC) 또는 다이아몬드입방체([12]Diamond Cubic)로 재배할 수 있습니다.다이아몬드(100)면의 오스테나이트의 에피택셜 성장은 다이아몬드(100)면의 대칭이 FCC이기 때문에 가능하다.변형 다층 임계 두께가 단층보다 [12]크기 때문에 γ-철의 단층 이상을 성장시킬 수 있다.결정된 임계 두께는 이론적인 [12]예측과 밀접하게 일치한다.

오스테나이트 변환 및 퀴리점

많은 자기철 합금에서 자성 물질이 자기 작용을 멈추는 온도인 퀴리점은 오스테나이트 변환과 거의 동일한 온도에서 발생합니다.이[13][14][15] 동작은 마텐사이트와 페라이트 모두 강자성이 강한 반면 오스테나이트의 상사성 성질에 기인합니다.

열광학적 방출

열처리 중에 대장장이는 종종 아닐, 담금질 및 템퍼링 프로세스를 사용하여 철 탄소 시스템의 상변화를 일으켜 재료의 기계적 특성을 제어합니다.이러한 맥락에서 공작물이 방출하는 빛의 색 또는 "흑체 복사"는 대략적인 온도 게이지입니다.온도는 종종 작업물의 색 온도를 관찰하여 측정되며, 중간 및 고탄소강에서 오스테나이트의 형성에 따라 짙은 체리-레드에서 주황-레드(815°C(1,499°F)~871°C(1,600°F)로 전환됩니다.가시 스펙트럼에서는 온도가 상승함에 따라 밝기가 증가합니다.체리 레드일 경우 광택은 가장 낮은 강도에 가깝고 주변 조명에 보이지 않을 수 있습니다.따라서 대장장이들은 보통 광택의 색을 정확하게 판단하기 위해 낮은 조도 조건에서 강철을 오스테나이트화한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Reed-Hill R, Abbaschian R (1991). Physical Metallurgy Principles (3rd ed.). Boston: PWS-Kent Publishing. ISBN 978-0-534-92173-6.
  2. ^ Gove PB, ed. (1963). Webster's Seventh New Collegiate Dictionary. Springfield, Massachusetts, USA: G & C Merriam Company. p. 58.
  3. ^ Nichols R (Jul 2001). "Quenching and tempering of welded carbon steel tubulars".
  4. ^ Lambers HG, Tschumak S, Maier HJ, Canadinc D (Apr 2009). "Role of Austenitization and Pre-Deformation on the Kinetics of the Isothermal Bainitic Transformation". Metall Mater Trans A. 40 (6): 1355–1366. Bibcode:2009MMTA..tmp...74L. doi:10.1007/s11661-009-9827-z. S2CID 136882327.
  5. ^ "Austenitization".
  6. ^ Kilicli V, Erdogan M (2008). "The Strain-Hardening Behavior of Partially Austenitized and the Austempered Ductile Irons with Dual Matrix Structures". J Mater Eng Perf. 17 (2): 240–9. Bibcode:2008JMEP...17..240K. doi:10.1007/s11665-007-9143-y. S2CID 135484622.
  7. ^ a b Batra U, Ray S, Prabhakar SR (2003). "Effect of austenitization on austempering of copper alloyed ductile iron". Journal of Materials Engineering and Performance. 12 (5): 597–601. doi:10.1361/105994903100277120. S2CID 135865284.
  8. ^ Chupatanakul S, Nash P (Aug 2006). "Dilatometric measurement of carbon enrichment in austenite during bainite transformation". J Mater Sci. 41 (15): 4965–9. Bibcode:2006JMatS..41.4965C. doi:10.1007/s10853-006-0127-3. S2CID 137527848.
  9. ^ Ashby MF, Hunkin-Jones DR (1986-01-01). Engineering Materials 2: An Introduction to Microstructures, Processing, and Design. ISBN 978-0-080-32532-3.
  10. ^ a b c d Ershov VM, Nekrasova LS (Jan 1982). "Transformation of cementite into austenite". Metal Sci Heat Treat. 24 (1): 9–11. Bibcode:1982MSHT...24....9E. doi:10.1007/BF00699307. S2CID 136543311.
  11. ^ Alvarenga HD, Van de Putte T, Van Steenberge N, Sietsma J, Terryn H (Apr 2009). "Influence of Carbide Morphology and Microstructure on the Kinetics of Superficial Decarburization of C-Mn Steels". Metall Mater Trans A. 46 (1): 123–133. Bibcode:2015MMTA...46..123A. doi:10.1007/s11661-014-2600-y. S2CID 136871961.
  12. ^ a b c Hoff HA, Waytena GL, Glesener JW, Harris VG, Pappas DP (Mar 1995). "Critical thickness of single crystal fcc iron on diamond". Surf Sci. 326 (3): 252–66. Bibcode:1995SurSc.326..252H. doi:10.1016/0039-6028(94)00787-X.
  13. ^ M. Bigdeli Karimia, H. Arabib, A. Khosravania, and J. Samei (2008). "Effect of rolling strain on transformation induced plasticity of austenite to martensite in a high-alloy austenitic steel" (PDF). Journal of Materials Processing Technology. 203 (1–3): 349–354. doi:10.1016/j.jmatprotec.2007.10.029. Retrieved 4 September 2019.{{cite journal}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  14. ^ Maranian, Peter (2009), Reducing Brittle and Fatigue Failures in Steel Structures, New York: American Society of Civil Engineers, ISBN 978-0-7844-1067-7.
  15. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.