고탄소 Cr-Mo 합금강의 이상영역 구상화 열처리시 냉각속도 및 온도의 영향

초록

일반적인 구상화 메커니즘은 오스테나이트가 라멜라 구조의 펄라이트로 상변태된 후 펄라이트의 분절로 시멘타이트의 구상화가 일어나는 것이지만 냉각 속도가 느린 경우 오스테나이트가 펄라이트로 상변태되지 않고 오스테나이트 조직 내에서 시멘타이트의 구상화가 일어난다. 이러한 상변환을 ‘Divorced eutectoid transformation’(DET)이라 한다. 본 연구에서는 Ac3와 Ac1사이의 온도인 760oC에서 6시간동안 유지한 후 Ac1이하의 온도인 720oC까지 냉각할 때의 속도 및 720oC에서의 유지시간을 다르게 설정한 7가지 조건에서의 이상영역 구상화 열처리를 진행하여 냉각속도 및 온도가 고탄소 Cr-Mo 합금강에 미치는 영향을 조사하였다. 미세조직분석 결과, 760oC에서 720oC까지 0.1oC/min의 속도로 6시간 40분간 냉각했을 때와 0.2oC/min의 속도로 3시간 20분간 냉각한 후 3시간 20분간 유지하였을 때의 경우 다수의 DET와 펄라이트가 관찰되었고 5oC/min의 속도로 8분간 냉각한 후 6시간 32분간 유지했을 때 주로 분절된 펄라이트가 관찰되었다. 가장 구상화 분율이 높은 열처리 조건은 0.5o C/min의 속도로 1시간 20분간 냉각한 후 5시간 20분간 유지했을 때이며 경도 값이 206~238Hv인 다른 조건들에 비해 189Hv로 가장 낮았다. 구상화 분율이 높을수록 경도가 낮아지는 것은 펄라이트 분율의 감소로 인해 페라이트 간의 연결성이 향상되기 때문이며 이상영역 구상화 열처리는 DET의 생성과 Ac1이하의 온도에서 유지시키는 시간이 조화를 이룰 때 가장 효과적임을 알 수 있다. 이는 DET에 의한 시멘타이트의 구상화가 펄라이트 분절에 의한 시멘타이트의 구상화보다 더 효과적이라는 것을 의미한다.