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입계변태 생성물의 형태와 결정학

전문가 제언: ○ 철강재료는 다른 금속재료에 비하여 페라이트 변태, 펄라이트 변태, 마르텐사이트 변태 등과 같은 고상변태가 일어나는 것이 최대의 특징이다. 이러한 변태조직의 형태와 특성은 결정립계에서 일어나는 핵생성과 핵성장에 의존하기 때문에 이 과정에서 나타나는 변태생성물의 결정학적 특징을 이해하는 것은 조직제어의 관점에서 매우 중요하다.

○ 오스테나이트의 결정립계에서 변태하는 페라이트 핵의 결정방위에 따라 페라이트 결정립의 형태가 필름상 또는 괴상으로 된다는 사실과 오스테나이트와 페라이트의 양상간에는 K-S(Kurdjmov-Sacks)관계가 성립하여 등가의 결정방위를 갖는 바리안트(variant)가 결정립 미세화에 중요한 역할을 한다는 사실은 조직제어 수단을 제공하는 단서가 된다.

○ 입계변태 생성물의 형태와 방위관계에 대하여 이상계면(two phase boundary)에서 입계생성물이 어느 한 쪽의 모상과 방위관계(K-S관계)를 가지면 반대측의 모상과는 방위관계가 무질서하게 되어 이 경우 K-S관계가 성립하는 측은 정합계면이고 성립하지 않는 측은 비정합계면으로 알려져 왔으나 이에 대하여는 아직 불명한 점이 많다.

○ Ti-Cr합금의 β입계에 석출한 α상의 계면관찰에서 입계석출상은 인접하는 모상의 양측에 대하여 정합성을 유지하려는 경향이 있으며 결정방위가 따른 쪽의 계면도 정합성을 보여 변태생성물의 모든 계면에서 비정합계면은 거의 존재하지 않는다는 점이 밝혀졌다. 이러한 현상이 철강에도 적용된다면 확산변태의 경우에도 마르텐사이트 변태와 같이 표면기복이 일어날 수 있음을 의미한다는 점에서 매우 흥미롭다.

○ 철강재료에서는 변태나 재결정을 이용하는 결정립 미세화와 제2상의 석출입자를 통하여 나노메타 수준의 조직제어가 가능하게 되었으나 철강재료의 강인화 요구는 증대하고 있으므로 입계나 입내를 막론하고 기지조직의 형성에 관한 결정학적 거동과 이의 제어기술에 대한 연구는 부단하게 이루어져야 할 것이다.

저자: Tadashi Maki
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