상태도란 여러 가지 조성의 합금을 용융상태로부터 응고되어 상온에 이르기까지 상태의 변화를 나타낸 그림을 이야기합니다. 즉, 합금의 성분비율과 온도에 따른 상태를 나타됩니다. Fe-C계 평형상태도는 온도에 따른 C의 비율을 보여줍니다.
Fe-C계 평형 상태도 설명
- 탄소강의 경우에는 탄소가 유리흑연으로 되지 않고 Fe과의 화합물인 Cementite로 존재.
- Cementitie (Fe3C)는 6.68% C를 포함하는 백색 침상의 금속간 화합물이며 경도는 대단히 높음.
- 순철의 동소체이 α-Fe, γ-Fe, δ-Fe는 탄소를 고용해서 α, γ, δ 고용체를 만듬.
Fe-C계 평형 상태도에 대해서 많이 들어봤지만, 자세히 모르는 분들이 많아서 간단하게 설명합니다. 아래 내용 참고하여 이해하시면 좋을 것 같습니다.
A점: 순철의 용융점 (1538±3℃)
AB선: δ-고용체의 액상선 (Fe-C 용액에서 δ-고용체가 정출하기 시작하는 온도선을 표시하는 곡선)
AH선: δ-고용체의 고상선 (0.1% C 이하의 강에 있어서는 δ-고용체 정출 완료를 표시하는 곡선)
B점: H점과 J점과의 평행을 이루고 있는 고용체를 나타내는 점(0.5%c)
BC선: γ-고용체의 액상선 (γ-고용체가 정출하기 시작하는 온도를 표시하는 곡선)
H점: δ-고용체의 탄소에 대한 최대의 용해도를 나타내는 점 (0.010% C)
HJB: 포정선 (일정 온도 (1490℃)에 있어서 0.1~0.5% C 사이의 강에서는 δ-고용체[H]+용액 [B] ↔ γ고-용체[J]의 반응식을 일으킴
J점: 포정점 (1490℃, 0.18%C)
JE선: γ-고용체에 대한 고상선 (γ-고용체의 정출완료 온도선)
N점: 순철의 A4 변태점 (1400℃), δ-Fe ↔ γ-Fe
JN점: δ-고용체로부터 γ-고용체의 석출 완료선
HN선: δ-고용체가 γ-고용체로 변하기 시작하는 온도선
C점: 공정점 (4.3%C, 1130℃, Leddburite), 액체 ↔ γ-Fe 고용체 + Fe3C (용액으로부터 γ-Fe 고용체와 Fe3C가 동시에 정출되는 점)
CD선: Fe3C의 액상선 (용액으로부터 Fe3C가 정출하기 시작하는 온도선을 표시하는 곡선)
E점: 강의 주철의 한계점 (1130℃, 2%C) (γ-고용체에 있어서 탄소의 포화점)
ECF선: 공정선, 2.0~6.6%C, 1130℃ (Fe-C계: 1135℃)임
ES선: Fe3의 초석선으로 Acm선이라고 함
MO선: 강의 자기변태선 (A2 변태점의 온도: 768℃)
G점: 순철의 A3 변태점 (910℃)임
GP선: 0.025% C 이하의 합금에 있어서 γ-고용체에서 α-고용체의 석출 완료선
GS선: α-고용체의 초석선 (강의 A3 변태선으로 냉각시 그 온도에 도달하면 γ-고용체에서 α-고용체가 석출하기 시작하는 선)
S점: 공석점 (0.85% C, 723℃), Pearlite ↔ α-고용체+Fe3C (γ-고용체에서 α-고용체와 Fe3C가 동시에 Pearlite로 석출됨)
P점: α-고용체 중 탄소를 최대로 고용하는 온도점 (0.025% C)
PSK선: A1 변태선 (공석선)
RT선: Fe3C의 자기 변태선 (A0 변태점 : 210℃)
PQ선: α-고용체의 탄소 용해한도 곡선 (상온에서 0.008% C)
※ 탄소강의 변태
① 공석강은 723℃ 이상에서 γ-Fe의 원자배열을 하고 있으므로 면심입방격자입니다.
② A1 변태점 이하의 온도에서는 체심입방격자의 α-Fe와 Fe3C로 되어 있습니다.
③ α-Fe와 Fe2C는 층상의 혼합상태로 존재하는데 이 상태를 Pearlite라고 합니다.
④ A1 변태점 이상의 온도에서 강은 γ-Fe 상태이고 탄소가 고용되어 있습니다.