강재 분류; 탄소강, 합금강, 특수강, 비조질강, 조질강, 듀얼페이스강, 스테인리스 강(듀플렉스강, 석출경화계, PH강), ADI강, TMCP강, 오스폼드강, 킬드강, 림드강, 세미킬드강

<분류>

• 철강재료
  • 탄소강
    • 탈산 정도에 따른 탄소강 
      • 킬드강
      • 림드강
      • 세미킬드강
  • 구조용 압연강
  • 용접구조용 강재
  • 고장력강
  • 기계구조용탄소강
  •  공구강
    • 탄소공구강 
    • 합금공구강 (alloy tool steel) 
    • 고속도공구강, 고속도강 (HSS; High Speed Steel) 
  •  합금강
    • 기계구조용합금강
      • Ni-Cr강 (SNC415, SNC836)
      • Ni-Cr-Mo강 (SNCM220, SNCM630)
      • Cr강 (SCr415, SCr445)
      • Cr-Mo강 (SCM415, SCM445)
      • Mn강 (SMn420)
      • Mn-Cr강 (SMnC443)
      • 비조질강 (S45CVMn) 
      • 보론강 
    • 압력용기용합금강
    • 내마모강
      • 고망간강 (SCMnH11)
    • 표면경화용강
      • 침탄경화강
      • 질화강

• 스테인리스강
  • 페라이트계 스테인리스강
  • 마르텐사이트계 스테인리스강
  • 오스테나이트계 스테인리스강
  • 석출경화계 스테인리스강
  • 듀플렉스강
• 쾌삭강
  • 유황쾌삭강
  • 유황복합쾌삭강

• 베어링강 (STB1, STB3, STB5, SUJ2..)
• 특수가공강
  • TMCP강
  • 오스폼드강(Ausformed Steel)
  • 2상강 (Dual Phase Steel)
• 스프링강  (SUP9, SUP11...)
  
  • 열처리용 스프링강 
  • 가공용 스프링강 
• 내열강 
• 소입성보증강 
• 주강 (Steel Castings) 
  • 보통주강
    • 저탄소강
    • 중탄소강
    • 고탄소강
  • 합금주강
• 단강 (Forged Steel) 
• 주철(강으로 분류하진 않지만 참고목적)
  • 회주철, 보통주철 (Grey Cast Iron)
  • 백주철 (White Cast Iron)
  • 반주철 (Mottled Cast Iron)
  • 고급주철 (펄라이트주철) 
  • 합금주철 (Alloy Cast) : Cu, Cr, Mo, Ni, Ti 
  • 고합금주철 (특수목적 주철)
  • 미이하나이트 주철
  • 구상흑연주철
  • 칠드주철
  • ADI (Austempered Ductile Iron)
  • 가단주철
    • 흑심가단주철
    • 펄라이트가단주철
    • 백심가단주철

<기출>

• 금속 18-2-2 금속재료의 강인성은 합금원소 첨가, 열처리, 가공 등으로 개선되는데, 가공과 열처리를 합쳐서 강인성을 한층 향상시키기 위한 처리 기술의 하나인 제어압연냉각 (thermo-mechanical control process)의 강화기구를 설명하고, 이 공정으로 생산되는 대표적인 강재인 TMCP강에 대하여 특징을 설명하시오.
• 금속 17-3-6 오스폼드(Ausformed)강은 400ksi 정도의 매우 큰 인장강도를 갖는 재료로, 공업적으로 이용 가능한 강 중 최고의 강도와 높은 인성을 보이고 있다. 그 제조법은 TTP상(그림 a)의 Pearlite와 Bainite 사이의 소위 ‘bay’영역에서(austenite 영역) 90% 이상의 소성가공 후 급냉하여 Martensite 상으로 만들고, 이의 tempering을 통해 제조된다. Ausformed 강의 강화기구를 이강의 특성에 관한 실험결과인 그림(b)∼(d)를 참고하여 설명하시오.
• 금속 17-1-9 고망간 주강품의 수인처리에 대하여 설명하시오 
• 금속 15-1-13 구조용강과 탄소공구강을 구분하는 탄소 함유량은 얼마이며， 탄소공구강이 구조용강보다 내마모성이 우수한 이유는 무엇인지 설명하시오.
• 금속 14-1-8 2상강 (Dual Phase Steel)에 대하여 설명하시오
• 금속 14-4-1 ADI (Austempered ductile iron) 제조방법 및 특성에 대하여 설명하시오
• 금속 14-4-2내마모강의 일종인 고망간강(SCMnH11)의 열처리방법과 재질의 특성을 설명하시오
• 금속 12-2-6 킬드강 잉곳에서 나타나는 유황의 편석양상 (segregation pattern)을 그림으로 그리고, 이러한 편석이 발생하는 이유를 설명하시오
• 금속 12-3-1 오스포밍강 (ausforming steel)의 제조원리와 그 특성을 설명
• 금속 12-4-2 오스템퍼링한 구상흑연주철은 기존의 구상흑연주철에 비해 연성과 인성이 탁월하게 우수하여 최근 자동차 부품 및 산업기기 부품에 폭 넓게 사용됨. 이러한 오스템퍼트 구상흑연주철 (ADI)의 제조법에 대해 설명하고, 그 미세조직의 특성과 기계적 성질의 장단점에 대해 설명하시오
• 21-1-12 금속 재질 SM45C, GCD400 및 육각볼트머리에 표기된 A2-70, A4-70, 8.8T에 대한 5가지 기호가 의미하는 바를 각각 설명하시오.

 

1. 개요

 

1) 강(steel)의 정의

 철과 탄소의 합금 (강철 = 강) 

 

2) 금속재료 특성

• 소성가공이 용이함 
  : 금속결합인 결정체로 구성되어있음
• 비중이 크고, 가공이 용이한것에 비해 강도가 높음 
• 적절한 열처리를 통해 강도나 연성의 성질을 양호하게 하고 기계적 성질, 화학적 성질을 개선할 수 있음 
• 사용 후 용해하여 재활용이 가능하고, 여러 합금원소를 이용해서 다양한 성질의 재료를 만들 수 있음 
• 도금, 표면처리, 도장 등의 적용이 용이함

3) 금속 관련 키워드

• 결정체, 입자 (grain)
• 결정립 (grain boundry)
• 금속결정구조
  • 체심입방정(BCC)
  • 면심입방정(FCC)
  • 조밀육방정(HCP)
  • 000(마르텐사이트, BCT)
• 슬립 현상 (slip) : 소성변형시 결정체 내부의 가장 조밀한 원자면을 따라 미끄러지는 현상 
• 슬립면 (slip plane) : 슬립이 일어나는 원자면
• 슬립방향 (slip direction) : 슬립이 일어나는 방향
• 쌍정 : 특정 결정면을 경계로 처음의 결정과 경면적 대칭의 관계에 있는 원자배열을 갖는 결정 부분 
  오스테나이트계 스테인리스강, 비철금속(구리, 아연, 마그네슘) 등은 쌍정변형이 쉽게 발생함
• 쌍정변형 
• 금속강화방법
  • 고용강화 (합금) 
  • 석출강화 (고용화열처리, 시효경화)
  • 입계강화 (Normalizing)
  • 가공강화 (냉간단조)
  • 복합강화 
• 순금속 : 단일금속
• 합금 : 2종 이상의 금속 혹은 금속과 비금속을 혼합한 재료
• 고용체 (solid solution) : 어느 금속이 타금속과 혼합될때 수용되는 금속 (용질원자)는 한개의 원자가 되어 수용하는 금속(용매원자)의 결정 격저 속으로 들어가 균일한 단상을 이루고 있을때. 용질 < 용매
• 금속간 화합물 : A금속과 B금속이 화합물을 구성할때, (탄소화합물 Fe3C)
• 공정, 공정반응 : 응고시 A, B금속이 융합되지않고, 단순히 혼합되는 현상 (공정반응 : 액체가 두 가지 금속으로) 
• 평형상태도 
• 상(phase) 
• 포정
• 공석, 공석반응 : (공석반응 : 고체가 두 가지 고체로) 
• 고상선 : 응고를 개시하는 선 
• 조질강 : 열처리한 강
• 조질열처리 : 소재의 강도를 향상시키기 위해 담금질 및 뜨임 등의 열처리를 해서 강의 조직을 변태시키는 공정 

4) 철강재료 선정과 고려사항

① 각 기계부품에 요구되는 기능을 분석하여 하중 종류의 크기와 부하조건으로부터 강도나 그밖의 기계적 성질을 정하고 
② 각 부품의 사용조건이나 환경을 고려하여 내마멸성, 내식성, 내열성 등의 필요성을 검토하고 
③ 소재를 요구하는 모양과 치수로 가공하는데 필요한 재료의 적합성 (주조성, 소성가공성, 용접성, 절삭성)등을 검토 
④ 소재의 가격이나 구입의 용이성, 경제성 검토 

철강재료 선정 기준 
항장특성, 내피로성, 내충격성, 내마모성, 내식성, 용접성, 피절삭성, 딥드로잉성, 냉간굽힘성, 연삭성, 담금질적응성 

철강재료의 선정요령, 선정 방법

 

 

2. 합금강 첨가 원소별 역할 및 특징 

합금강, 철강, 강 합금 원소별 성분에 따른 성질과 특징 (철강 5대원소; C, P, S, Si, Mn), 합금원소(Mg,

 

1) 합금 원소 종류

(1) 강의 5대 원소

• C (탄소)
• Mn (망간)
• Si (규소)
• S (황)
• P (인)

(2) 합금 원소

• Mg (마그네슘)
• Ni (니켈) : 인성
• Cr (크롬) :소입성
• Mo (몰리브덴) 
• W (텅스텐)
• V (바나듐) 
• Ti (티탄) 
• Ir (이리듐)

 

3. 강의 분류

 

1) 강의 분류

(1) 탄소강 

극연강(C0.1%) ~ 경강 ~ 고탄소강 ~ 공구강(C0.6 ~ 1.5%) (탄소량으로 구분)

• 일반탄소강(기계구조용 탄소강) (S20C, S45C... = SM20C, SM45C)
  5대 원소인 탄소, 규소, 망간, 인, 황만을 첨가, 기계장치의 구조재 혹은 부품용으로 사용
  • SM10C~SM25C : 불림을 한 상태에서 사용, 강도가 불필요한 부품에 사용
  • SM30C 중탄소강 : 담금질 및 뜨임에 의해 기계적 성질히 현저하게 개선됨
  • SM40C~55C탄소강 : 소형부품에 적합, 직경이 큰 부품(15~20mm이상)인 경우 충분한 열처리 효과를 기대할 수 없어 합금강을 사용함. 강도를 필요로 하지 않는 경우 탄소강을 불림처리하여 사용. 강인성을 요구할 때 담금질 및 뜨임을 함

기계구조용 탄소강 (KS D 3752-86)

• 비조질강 (S45CVMn..)
  일반탄소강 + V(바나듐) → 미세석출을 강화시켜 별도의 조질열처리를 하지 않고도 조질강과 동등한 강도 
  
  
• 구조용 압연강
  특별한 기계적 성질이 필요하지 않은 구조물에 사용함 
  • 일반구조용 압연강재 (SS; Steel Structure) : 열간압연으로 만들어진 강판, 강대, 평강, 형강, 봉강 등 
    (SS330, SS400...)

• 용접구조용 강재
  • 용접구조용 압연강재 (SM; Steel Marine) : 열간압연강재, P와 S를 억제하고 Si, Mn양 규제하여 용접성 우수 
    (SM400A, SM400C..)
  • 용접구조용 압연강재 (SB; Steel Boiler) : SM재에 비해 Si량을 증대, Mo 첨가하여 고온강도 향상, 고온 사용 재료
    (SB410, SB450...)
• 주강 (Steel Castings, SC재, SC360~SC480)
  응고시킨 상태 그대로의 강. 용강을 주형에 주입해 제조. 주철로 강도가 부족할때 이용. 
  
  
• 단강 (Forged Steel, SF재, SF340A ~ SF590A) 
  금속괴를 단조 또는 단련하여 소정의 형상을 만들어내는 방법. 강도 및 인성이 우수 
  탄소강 단조제품을 만들기 위한 재료 
  불림, 풀림 또는 담금질-뜨임 처리하여 사용함 

(2) 합금강 

항복강도, 인장강도, 가공성 양호, C량을 0.5%까지 억제하고 기계적 성질을 얻기 위해 합금원소 첨가

• 기계구조용 합금강 (강인강) 
  • Ni강
    니켈 원소의 특성이 추가되었다 보면 됨 (기계적 성질 향상, 내열성 향상, 오스테나이트안정화원소
    
    
  • Ni-Cr강 (SNC415, SNC836) : 기어, 핀, 축류
    경제성때문에 Cr강, Cr-Mo강, 저Ni-Cr-Mo강이 대신 사용됨 (Ni이 비쌈). 니켈 및 크롬 함유량이 많은 강은 뜨임 취성이 강하게 나타나므로 뜨임 후 급랭시켜야함 
    
    
  • Ni-Cr-Mo강 (SNCM220, SNCM630) : 기어, 축류, 트랜스미션기어
    Ni-Cr강에 Mo를 소량 첨가하여 경화성 및 뜨임 취성완화 등을 개량한 강 
    고온 뜨임이 가능하여 Ni-Cr강보다 강인성이 큼 
    
    
  • Cr강 (SCr415, SCr445) : 캠축, 핀
    탄소강에 1% 내외의 크롬을 첨가한 강, 0.6~0.85%의 Mn이 함유되어있어 경화성(소입성)이 우수하며 큰 부품의 제작에 사용 
    830~880도에서 유소입 후 550~650도로 뜨임하여 사용 
    Cr이 시멘타이트에 많이 고용되어 경도가 높아 내마모성이 좋음 
    
    
  • Cr-Mo강 (SCM415, SCM445) : 축류, 기어 
    경화성이 크롬강보다 좋으며, 뜨임에 대한 저항성이 커서 뜨임 온도가 높아지고 강인성이 큼 
    
    
  • Mn강 (SMn420) : 축류, 기어
    고망간강(하드필드강, 오스테나이트 고망간강)은 망간을 11~14% 함유하는 합금강으로, 내충격성과 내마모성이 우수함 
    저망간강(듀콜강)은 망간을 0.9~1.2% 함유햐며, 820~850도에서 유냉하고 조직은 펄라이트, 인장강도가 우수 
    
    
  • Mn-Cr강 (SMnC443) : 축류, 기어
    
    
  • 비조질강 (S45CVMn)
    탄소강에 V, Nv, Ti 등을 첨가. 열간 단조(가공경화) 후 공냉하여 사용 (열처리 X) 
    미량 합금원소로도 강도 향상되어 탄소강 및 합금강 대체재로 사용됨 
    
    
  • 보론강
    중탄소강에 B를 첨가하여 소입성, 경화능 향상
• 압력용기용 합금강 (Si-Mn강, Mn-Mo강, Mn-Mo-Ni강, 오스테나이트계 스테인리스강...)
  
  
• 표면경화용강
  표면만을 경화시키는 것이 가능한 재료, 표면 내마모성 확보 (표면에 침탄or질화, 표면만을 소입(담금질))
  • 침탄경화강 (case hardening steel) (SM15CK, SNC415, SNCM415, SCr415, SCM415, SMn420, SMnC420)
    재료의 표면층을 침탄한 후 열처리를 하여 표면만을 경화시키는, C함유량이 낮은 강. 침탄강 혹은 기소강이라고도 함 
  • 질화강
    표면질화 (nitriding)에 이용하는 강, 중탄소강에 질소 N과 결합하기 쉬운 Al, Cr등의 합금원소 첨가, 비쌈
• 쾌삭강 : 절삭성 우수, 연속된 가공칩 발생 방지,
  • 유황쾌삭강(S첨가) : SUM22
    황을 0.1 ~ 0.35%로 증가시키고 Mn도 높임. S가 MnS로 정출분산하여 단속적 칩 발생, 중요부품에는 사용하지 않음 
  • 유황복합쾌삭강(Pb첨가) : SUM22L
    유황쾌삭강에 Pb를 0.1 ~ 0.35% 첨가 (납은 미립으로 존재, 절삭칩을 단속화, 윤활작용) 
    
    

쾌삭강, 적은 양의 시멘타이트와 수많은 황화개재물이 보임, HRD

(4) 공구강 

• 탄소공구강 (STC재)
  0.6~1.5%의 C 고탄소강으로 탄소함유량에 따라 STC60~140이 있고, 탄소량이 적은 공구강은 인성이 필요한 공구에, 많은 공구강들은 절삭능력, 경도, 내마모성이 요구되는 절삭공구, 게이지, 수공구, 치공구, 금형 등에 사용됨 
  탄소공구강이 내마모성이 좋은 이유는, 열처리시 마르텐사이트가 더 많이 생성되어 경도가 높고
  마르텐사이트가 더 단단한 이유는 BCT구조로 내부 응력이 작용해서 강도가 더 좋음
  합금공구강, 고속도 공구강에 비해 성능이 떨어지나 값이 저렴하여 저급의 용도로 많이 사용됨 
  
  
• 합금공구강 (alloy tool steel, STS재), 열간 가공용 합금 공구강(STD재)
  탄소강에 합금원소 첨가(고탄소 + W, Cr, Mo, V, Nu) - 탄소에 강도, 인성, 내마모성 우수
  고온에서 경도가 크고, 인성 및 마멸저항이 크고, 열처리 및 가공이 용이함. 
  
  
• 고속도공구강, 고속도강 (HSS; High Speed Steel)  (SKH재)
  고속절삭시 온도 상승에 따라 경도, 강도가 떨어지는 것을 방지하고자 Co, Mo 등을 다량 첨가하여 고온 경도를 유지 
  고탄소강 + 탄화물 형성 원소 (W, Cr, V, Mo, Co) + Q&T
  
  
• 주조경질합금 
  주조한 강을 연마하여 사용. 600도 이상에서 고속도강보다 단단하나 충격에 약함 
  
  
• 초경합금 (추후 절삭공구재료에 자세히 다룸) 
  금속탄화물 (WC, TiC, TaC)에 Co분말을 가압 성형 후 소결시켜 만든 합금
  
  

(5) 특수용도의 합금강

• 베어링강 (STB1, STB3, STB5, SUJ2..)
  반복하중을 받는 베어링에 적합한 높은 강도, 고정도, 내마모성, 내전동 피로특성
  볼베어링, 롤러베어링의 볼, 롤러, 내륜 및 외륜 
• 스프링강 (SPS, SUP9, SUP11...)
  중, 고탄소강에 Cr, V, B등의 합금원소 첨가 + 열처리 + 냉간가공 
  높은 강도, 높은 내피로성 및 적당한 점성을 가지는 합금강
  
  • 열처리용 스프링강 (성형 후 Q&T)
  • 가공용 스프링강 (경강선, 피아노선)
• 스테인리스강
  

  스테인리스강의 열처리, 스테인리스강 소성가공 (가공경화), 스테인리스강 용접, 오스테나이트

• 내열강 (STR)
  고온에서 사용하기 위해 내산화성(Cr, Nb), 고온강도(Ni, W) 향상
• 소입성보증강
  고주파 열처리용..
• 고장력강 (HT; High Tensile Steel) : 철강재료 중 강도를 높히려면 C를 높여야하는데, C를 높이면 열영향부 경화가 현저해져 균열이나 파괴에 이르게 되고, 이를 해결하기 위해 용접성이 우수한 철강재료가 필요 → 용접성, 연성, 인성 저하 최소화, 인장강도 증대. 탄소강에 비해 내력이 높고 항복비 (yield ratio;항복강도 / 인장강도)가 큼  
• 2상강 (Dual Phase Steel) 

(6) 주철(참고)

• 주철 (주철 참조, 2 ~ 6.7%의 탄소를 함유한 철) 

접종제, 구상흑연주철(노듈라 주철, 덕타일 주철, ductile cast iron), 구상화제 (Ca, Ce, Mg), 구상화처리

주철 - 용탕, 용융금속의 화학성분 분석, CE미터

주철의 종류, 주철 명칭 KC규격, 합금성분의 성질, 주철형성과정, 주철의 성장, 주철의 수축

 

2) 스테인리스강 분류

스테인리스강의 열처리, 스테인리스강 소성가공 (가공경화), 스테인리스강 용접, 오스테나이트

• 페라이트계(18%Cr)
• 마르텐사이트계(13%Cr) 
  (STS410, STS410S, STS420JI, STS440A)
• 오스테나이트계 (18%Cr-8%Ni)
  (STS304, STS316)
• 석출경화계(Cr-Ni)
• 듀플렉스강 (Duplex Stainless Steel)

 

3) 탄소 함량에 따른 분류 

• 킬드강 
• 림드강
• 세미킬드강

Q. 킬드강 잉곳에서 나타나는 유황의 편석양상 (segregation pattern)을 그림으로 그리고, 이러한 편석이 발생하는 이유를 설명하시오

① 킬드강

Fe-Si, Al 등의 강탈산제로 충분히 탈산시킨 강 (산소를 kill) 

• 강질이 대체적으로 균질
• 기계적 성질이 양호 
• 품질이 좋으며(림드강 대비) 불순물이 적고 용접이 쉬움 
• 균질을 요구하는 합금강, 침탄강에 주로 사용됨 
  (내부까지 기포가 없어 균일하고 용접성이 뛰어나 탄소가 0.4% 이상인 강과 합금강은 전부 킬드강으로 제조됨 - 보일러, 용접재) 

② 림드강 

Fe-Mn 등의 약탈산제로 가볍게 탈산시킨 강 
(페로망간은 망간 및 탄소함유량에 의해 분류하며 보통 주철 중의 망간 함유량을 조정하기 위해 사용, 탈산 및 탈황의 목적으로 사용됨)

• 킬드강에 비해 강괴의 표면이 미려함(충분히 산소를 남겨 적당히 부풀어오르게 함) 
• 표면 결함 발생이 적고 용접성도 양호함 
• 강속의 산소는 취성을 유발하여 기계적 신뢰도가 요구되는 곳에 사용 불가
• 가격이 저렴하여 일반 구조용강에 많이 사용됨 

③ 세미킬드강

림드강과 킬드강의 중간으로 탈산한 강
탈산제로 페로망간(Fe-Mn), 페로실리콘(Fe-Si), 알루미늄(Al)등을 사용

• 림드강과 킬드랑의 중간 성질 

 

4) 주강의 분류

① 보통주강

주철에 비해 인성과 강도가 크다 (인장강도 30~60kg/mm2, 연율 10~25%)
조직은 주조상태에서는 억세기 때문에 풀림해서 사용함
주철에 비해 주조성이 좋지 않음 ( 응고시 수축이 크고 유동성이 작음) 
 → 얇은 제품의 제작이나 단면의 변화가 심한 곳, 불균형한 제품에 사용되지 않음
용접성은 주철에 비해 양호하고 저탄소에 유리함 

• 저탄소강 : 0.2C% 이하
• 중탄소강 : 0.2C% ~ 0.5C% 의 주물
• 고탄소강 : 0.5C% 이상

② 합금주강 

Mn, Cr, Mo등을 함유하여 강도, 인성을 개선한 주물 
내열성, 내식성, 내마모성 등의 특성을 갖는 주물 
구조용으론 Mn1~2%, C0.2~1%의 저망간주강에 사용 / 인장강도 필요시 Cr, Ni. Ni-Cr 함유된 합금주강 使用 
내열합금 및 내식합금에는 Cr 12 ~ 27% or 18-8 stainless steel (Cr 18%, Ni 8%) 사용 

 

4. 강에 대한 고찰

 

1) 고망간강(하드필드강)의 열처리, 재질의 특성, 수인처리 

Q. 내마모강의 일종인 고망간강(SCMnH11)의 열처리방법과 재질의 특성
Q. 고망간 주강품의 수인처리에 대하여 설명하시오

고망간강(하드필드강)은 망간을 11~14% 함유하는 합금강으로, 내충격성과 내마모성이 우수함 
하드필드강 또는 상온에서 오스테나이트 조직을 가지므로 이를 오스테나이트망간강이라 부름 
고온취성이 생기므로 1000~1100도에서 수인법으로 담금질함 

• 열처리 방법 : 수인법, 수인처리 (1000~1100도) 
• 열처리 후 조직 : 오스테나이트 
• 탄소강에 자경성을 주는 망간(Mn)을 첨가 

수인처리
고온에서 서랭하면 결정립계에 금속간 화합물이 석출 혹은 오스테나이트가 페라이트와 시멘타이트로 변태되어 취화됨 
첨가원소량이 많은 합금강은 변태온도가 저하되어있으므로, 서냉하면 오스테나이트조직이 되며, 이를 1000~1100도에서 수냉하면 완전한 오스테나이트 단상을 만들 수 있으며 연하고 인성이 좋게됨

1050도에서 물속에서 급냉시켜 오스테나이트 단상으로 만드는 처리 (표면은 경하고 내부는 인성이 좋음) 
급냉시 오스테나이트 단상이 되고, 서냉시 마르텐사이트 조직이 같이 존재하게 됨
고망간강, 18-8 오스테나이트 스테인리스강의 열처리에 이용

왜 오스테나이트 조직을 유지하는가?
Mn, Ni은 대표적인 오스테나이트안정화원소임. 
고망간강, 하드필드강은 망간을 11~14% 함유하여 상온에서도 오스테나이트 조직을 유지하고, 오스테나이트계 스테인리스강(300번대)는 니켈을 18% 함유해서 상온에서 오스테나이트를 유지함. 
따라서, 급냉해도 오스테나이트를 유지하지만, 서냉하게 되면 냉각하면 페라이트와 시멘타이트의 조직으로 변태함  
오스테나이트 조직과, 탄화물형태로 존재하는 망간으로 인해 강도와 내충격성, 내마모성이 우수함

 

 

2) 2상강 (Dual Phase Steel) 

• 금속 14-1-8 2상강 (Dual Phase Steel)에 대하여 설명하시오

페라이트와 마르텐사이트 두가지 상으로 구성된 강 

(1) 특징

• 높은 강도와 연성 (페라이트는 연성, 마르텐사이트는 높은 강도를 제공) 
• 우수한 내충격성 
• 성형성 우수
• 용접성 우수 

(2) 대표 강재

• DP590
• DP780
• DP980

3) TMCP강

• 금속 18-2-2 금속재료의 강인성은 합금원소 첨가, 열처리, 가공 등으로 개선되는데, 가공과 열처리를 합쳐서 강인성을 한층 향상시키기 위한 처리 기술의 하나인 제어압연냉각 (thermo-mechanical control process)의 강화기구를 설명하고, 이 공정으로 생산되는 대표적인 강재인 TMCP강에 대하여 특징을 설명하시오.

가공열처리 (Thermo Mechanical Treatment), 오스포밍, 아이소포밍, 가공퀜칭, 제어압연

4) 오스폼드강 (Ausformed Steel), 오스포밍강(Ausforming Steel) 

• 금속 17-3-6 오스폼드(Ausformed)강은 400ksi 정도의 매우 큰 인장강도를 갖는 재료로, 공업적으로 이용 가능한 강 중 최고의 강도와 높은 인성을 보이고 있다. 그 제조법은 TTP상(그림 a)의 Pearlite와 Bainite 사이의 소위 ‘bay’영역에서(austenite 영역) 90% 이상의 소성가공 후 급냉하여 Martensite 상으로 만들고, 이의 tempering을 통해 제조된다. Ausformed 강의 강화기구를 이강의 특성에 관한 실험결과인 그림(b)∼(d)를 참고하여 설명하시오.
• 금속 12-3-1 오스포밍강 (ausforming steel)의 제조원리와 그 특성을 설명

가공열처리 (Thermo Mechanical Treatment), 오스포밍, 아이소포밍, 가공퀜칭, 제어압연

5) ADI (Austempered Ductile Iron), 오스템퍼링한 구상흑연주철 

• 금속 14-4-1 ADI (Austempered ductile iron) 제조방법 및 특성에 대하여 설명하시오
• 금속 12-4-2 오스템퍼링한 구상흑연주철은 기존의 구상흑연주철에 비해 연성과 인성이 탁월하게 우수하여 최근 자동차 부품 및 산업기기 부품에 폭 넓게 사용됨. 이러한 오스템퍼트 구상흑연주철 (ADI)의 제조법에 대해 설명하고, 그 미세조직의 특성과 기계적 성질의 장단점에 대해 설명하시오

항온열처리(Isothermal Heattreatment), 오스템퍼링, 마퀜칭, 마템퍼링, 항온뜨임, 항온불림, 항온풀림

 

주철의 종류, 주철 명칭 KC규격, 합금성분의 성질, 주철형성과정, 주철의 성장, 주철의 수축