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강의 저온 템퍼링 취성
Tempered Martensite Embrittlement in Steel 원문보기

열처리공학회지 = Journal of the Korean society for heat treatment, v.20 no.1, 2007년, pp.38 - 44  

정병호 (부경대학교 신소재공학부) ,  김무길 (부경대학교 신소재공학부)

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문제 정의

  • 따라서 이러한 자료에 근거하여 잔류 오스테나이트의 분해에 의하여 생기는 시멘타이트설, 석출 시멘타이트와 기계적으로 불안정한 잔류 오스테나이트와의 조합설, 오스테나이트 입계로의 불순물 원소 편석과 석출 시멘타이트와의 조합 설 등이 점차적으로 제안되기에 이르렀다. 본 기술 자료에서는 저온 템퍼링 취성에 관련하여 발표된 주요 문헌에 따라 이의 취성 현상에 대한 원인을 설명하였다.
  • 4340 강은 300 M 강에 비하여 Si 량이 낮기 때문에 잔류 오스테나이트의 분해와 취화 발생은 저온에서 템퍼링 할 때 일어난다. 이상의 결과로부터 다음과 같이 저온 템퍼링시의 발생 기구를 제안하였다. 즉, 퀜칭 할 때 래스 경계에 잔류한 오스테나이트의 대부분은 400℃ 근방의 템퍼링에 의해 열분해 되어 시멘타이트로 석출한다.

가설 설정

  • 1. 템퍼링 과정에서 마르텐사이트 래스 경계와 구오스테나이트 입계에 시멘타이트가 석출하는 것이 취성 발생의 근본 원인이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
취화가 매우 심한 300°C 템퍼링에서의 파단면은 어떤 형태인가? 그리고 350°C 근방의 템퍼링에서는 이러한 잔류 오스테나이트가 분해하여 래스 경계에 시멘타이트로 석출하고, 이것이 취성 발생의 원인이라고 하였다. 취화가 매우 심한 300°C 템퍼링에서의 파단면은 의벽개 (Quasicleavage) 형태이다. 또 이러한 취화 구역에서는 래스와 파켓(Packet)의 경계에 탄화물이 형성되기 때문에 파괴는 이의 경계에 따라 진행된다.
350°C 취성, 500°F 취성의 원인으로 제기된 설은 무엇인가? 이와 같은 취화 현상을 저온 템퍼링 취성(Tempered Martensite Embrittlement: TME), 또는 350°C 취성, 500°F 취성 등으로 부르고 있다. 저온 템퍼링 취성의 원인으로서는 1946년 Grossman[1]에 의하여 연구가 시작되어 구오스테나이트(Prior austenite) 입계로의 시멘타이트(Cementite) 석출 설이 제기되었고, 그 후 1950년대 까지 이 이론이 지지 되었다. 그리고 1970년대에 이르러 전자 현미경의 암시야 상에 의한 미량의 잔류 오스테나이트(Retained austenite) 및 탄화물의 동정, Auger 분광법에 의한 입계 면의 불순물 원소의 정량, 주사전자현미경에 의한 파면 관찰 등이 가능하게 되었으며, 이러한 방법을 구사한 새로운 정보가 얻어지게 되었다.
퀜칭한 강을 템퍼링 할 경우 어떤 현상이 나타나는가? 퀜칭(Quenching)한 강을 템퍼링(Tempering) 할 경우, 250~400°C의 온도 범위에서 충격치가 낮아지는 현상이 알려져 있으며, 또 파괴인성치도 이러한 템퍼링 온도 구역에서 저하하는 것이 관찰되고 있다. 이와 같은 취화 현상을 저온 템퍼링 취성(Tempered Martensite Embrittlement: TME), 또는 350°C 취성, 500°F 취성 등으로 부르고 있다.
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참고문헌 (15)

  1. M.A. Grossman, : Trans. AIME, 167 (1946) 39 

  2. B.S. Lement, B.L. Averbach, and M. Cohen : Trans. ASM, 46 (1954) 851 

  3. L.J. Klingler, WJ. Barnett, R.E Frohmberg, and A.R. Troiano : Trans. ASM, 46 (1954) 1557 

  4. C.J. Altstetter, M. Cohen, and B.L. Averbach : Trans. ASM, 55 (1962) 287 

  5. G. Thomas : Met. Trans., 9A (1978) 439 

  6. H.K.D.H. Bhadenshia and D.Y Edmonds : Met. Sci., 13 (1979) 325 

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  7. J.P. Materkowski and G. Krauss : Met. Trans., 10A (1979) 1643 

  8. M. Sarikaya, A.K. Shingan, and G. Thomas : Met. Trans., 14A (1983) 1121 

  9. H. Kwon and C.H. Kim : Met. Trans., 14A (1983) 1389 

  10. R.M. Horn and R.O. Ritchie : Met. Trans., 9A (1978) 1039 

  11. C.L. Briant and S.K. Banerji : Met. Trans., 10A (1979) 123 

  12. C.L. Briant and S.K. Banerji : Met. Trans., 10A (1979) 1729 

  13. N. Bandyopadhyay and C.J. McMahon Jr. : Met. Trans., 14A (1983) 1313 

  14. C.L. Briant and S.K. Banerji : Met. Trans., 10A (1979) 1151 

  15. C.L. Briant and S.K. Banerji : Met. Trans., 12A (1981) 309 

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