강의 열처리 5편 - 연속 냉각 변태도 ( Continuous Cooling Transformation diagram, CCT)

 안녕하세요!  공돌이 인생무상입니다!  4편에서 이야기했던 TTT에 이어서 이번 포스팅에서는 CCT가 뭔지 그리고 이걸 왜 공부하는지 간략하게 알아볼 예정입니다.

 

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TTT 와 CCT의 차이..

요약

● TTT와 CCT는 어떤 온도변화냐는 차이가 있음. 

    ▶  TTT는 어떤 특정한 온도에서 어느 정도시간이 지나면 강의 조직이 어떻게 변하느냐를 나타낸 것

    ▶  CCT는 냉각 시간에 따라 강의 조직이 어떻게 변하는지 표현

● CCT 에서 베이나이트가 없는 이유는 일반적인 열처리를 할 경우 베이나이트로 변하기 전에 강의 조직  이 모두 변하기 때문임

● CCT 를 잘 분석하면 강의 냉각시간을 어느정도로 해야 원하는 조직이 나올 지 대략 알 수있음

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4편을 정독하고 오신 분들! 이 질문을 해봐야겠네요. TTT를 그릴 때 전제 조건이 무엇일까요? 

단순히 공석 반응 근처 지점의 강이어야할까요? 그것도 맞습니다. 그렇지만 TTT는 "특정 온도" 에서 시간이 얼마나 지나면 오스테나이트가 펄라이트로 변하는지 그 점을 연결한 그래프였지요. 즉, 연속적인 온도 변화가 아니라는 점이지요. 

 

 그래서 실제 강의 변태와 비슷한 그래프를 그려야할 필요가 있단 겁니다. 실제 강을 식힐 때는 연속적으로... 그러니까 시간이 지나면서 온도가 내려가면서 식으니까요. 

 

 실제 그래프도 한 번 볼까요?

 

출처 : William D. Callister, Jr., David G. Rethwish - Materials Science and Engineering An Introduction-Wiley (2018)

 TTT 곡선과 CCT 곡선을 겹쳤을 때의 그림입니다. CCT 곡선은 TTT랑 비슷한데 실선으로 표기된 부분을 CCT로 보시면 됩니다. 

 

 그럼 연속 냉각이 되면 TTT 조건에서와 달리 어느 부분이 변할까요?

 

출처 : William D. Callister, Jr., David G. Rethwish - Materials Science and Engineering An Introduction-Wiley (2018)

  첫 번째는 오스테나이트에서 펄라이트 변화까지만 진행이 된다는 것입니다.  철 - 탄소 공석 합금이 베이나이트로 되려면 충분한 시간이 있어야하는데 그 시간 전에 오스테나이트 상태의 철 - 공석 합금이 펄라이트로 모두 변하면서 변화가 끝나는 것이지요. 위의 그림은 그 내용을 표현한 것입니다. 오스테나이트에서 펄라이트로의 변화가 점선 AB 에서 종결이 된다는 뜻입니다.  그리고 오스테나이트에서 펄라이트로의 변화가 베이나이트로 변하는데 필요한 시간보다 빠른 시간 내에 끝나기 때문에 이렇게 될 경우 베이나이트 조직을 얻을 수가 없습니다. 

 추가로 그래프에 대해서 더 설명을 하면...

 

 청색 그래프 처럼 천천히.. 아주 천천히 강을 냉각시키면 (완전 풀림, Full Anneal) 펄라이트의 조직이 크게 변하고 공기 중에 강을 냉각시킬 경우 (불림, Normalizing) 펄라이트 조직이 미세하게 나온다는 것입니다.

 

 

출처 : William D. Callister, Jr., David G. Rethwish - Materials Science and Engineering An Introduction-Wiley (2018)

 

 마지막으로 이 그림은 냉각속도를 어떻게 조정하느냐에 따라 강의 조직을 마텐자이트, 펄라이트, 아니면 둘이 섞인 조직으로 만들 수 있다는 것을 보여줍니다. 물론 냉각 속도를 어떻게 하느냐에 따라 다른 것이지만요. 

 

 쉽게 이야기해서 이 그림에서 주목할 부분은 빨간 점선과 파란 점선입니다. 

 내가 만약 펄라이트로만 이뤄진 강을 얻고 싶다면 냉각시키는 속도는 초당 35도씨를 넘어서는 안됩니다. 반대로 마르텐사이트로만 이뤄진 조직을 얻고 싶다면 냉각속도는 무조건 초당 140도씨를 넘어가야한다는 결론이 나오는 것입니다.