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마르텐사이트 조직과 베이나이트 조직의 형성 매커니즘

전문가 제언: ○ 전단형 변태를 통하여 형성되는 마르텐사이트와 준안정 오스테나이트의 항온변태로 생성되는 베이나이트 조직은 철강재료의 고강도화와 고인성화에 가장 많이 이용되는 경질조직이며, 조직의 형태는 양자 모두 페라이트 부분(Bainitic ferrite)의 결정이 두께 1㎛ 이하의 래스(lath)상으로 된 미세결정이다.

○ 마르텐사이트와 베이나이트 조직은 결정학적으로 유사한 특징을 갖는 래스집단으로서 한 개의 오스테나이트 결정립이 패킷(packet)과 블록(block)이라고 하는 하부조직의 단위로 분할되어 생성된다. 패킷은 가장 조밀한 결정면이 서로 평행관계를 갖는 래스집단이고, 블록은 등가의 결정방위(variant)를 갖는 래스집단이며 한 개의 패킷은 여러 개의 블록으로 분할된다.

○ 마르텐사이트와 베이나이트 조직에서 블록의 크기를 제어하는 데에는 오스테나이트의 입계 성격이 중요한 인자로 작용하므로 강의 강화에는 결정립 미세화와 전위조직의 제어가 중요하게 된다. 래스 마르텐사이트는 강가공한 페라이트와 유사한 고밀도 전위조직을 갖는데 이와 같은 전위는 템퍼링에서 탄화물 석출의 핵 생성 자리로 작용하여 석출강화에 기여하므로 전위밀도가 고강도화의 중요한 요소가 된다.

○ 마르텐사이트와 베이나이트의 변태는 전단형 변태이므로 핵 생성 자리가 될 만한 국소적인 응력장을 오스테나이트 입내에 미세하게 분산시키는 것이 중요하다. 한편 오스포밍과 같은 가공열처리에 의하여 고밀도의 전위를 도입하는 경우 그것은 모상의 강화나 전위에 의한 결정방위의 규제 때문에 결정립 조대화의 요인이 된다.

○ 마르텐사이트와 베이나이트 조직에 대한 탄소량과 온도의 영향은 잘 알려져 있으나 생성 기구에는 아직 불명한 점이 많다. 최근 초고압전자현미경에 의한 전위의 in-situ 관찰과 EBSD(Electron Back Scatterers Diffraction)에 의한 미세조직의 화상 해석이 가능해짐에 따라 조직제어 수법은 더욱 고도화하고 있으므로 이에 부응하여 핵 생성 제어의 관점에서 변태 기구의 규명을 위한 체계적인 연구가 필요하다.

저자: Tadashi Furuhara
자료유형: 학술정보