TTT 곡선과 CCT 곡선에 대하여

TTT(Time-Temperature Transformation) 곡선

◦ 오스테나이트 상태의 강을 빠른 속도로 냉각시키면 페라이트, 세멘타이트 및 펄 라이트 변태가 늦어지거나 낮은 온도에서 일어나거나 또는 불완전하게 끝나서 새로운 상변태를 나타내는 지연변태(delayed transformation)가 일어나게 됨

 

◦ 각 온도에서 시간에 따른 상변태 거동을 알아 볼 수 있게 도식적으로 나타낸 곡선들을 시간-온도 변태곡선도라 함

 

◦ TTT곡선에는 일정온도에서 변태시작 시간과 마침 시간을 나타내 주는 항온변태 곡선도(IT Diagram; Isothermal Transformation diagram)와 일정속도로 냉각하였을 때 변태 시작과 마침 온도와 시간을 보여 주는 연속냉각변태곡선도(CCT곡선:Continuous Cooling Transformation diagram)가 있음

 

CCT(Continuous Cooling Transformation) 곡선

◦실제 열처리 공정에서 대부분의 경우에는 강을 등온변태 시키지 않고 오스테나이트 온도에서부터 상온까지 연속해서 냉각. CCT곡선에는 여러 가지 냉각곡선이 함께 도시되는 데, 만일 어떤 속도로 냉각되었을 때 그에 해당하는 냉각곡선이 지나가는 영역을 고려해보면 최종적으로 생성되는 조직을 예측할 수 있음

 

- CCT곡선의 변태시작과 완료선이 IT곡선과 비교할 때 더 긴 시간과 더 낮은 온도로 이동하는 데, 이것은 등온변태에 비해 연속냉각변태에서는 평형상태에서 더 벗어나기 때문에 변태에 필요한 시간이 더 필요하기 때문

 

- 냉각속도가 충분히 느릴 경우(냉각곡선 A,B)에는 냉각 중에 탄소의 확산이 충분히 일어나서 오스테나이트가 (페라이트+세멘타이트)의 펄라이트로 100% 변태될 수 있음

 

- 냉각곡선 C를 따라 강이 냉각될 때는, 먼저 펄라이트 변태가 시작되지만 냉각속도가 빠르기 때문에 오스테나이트가 전부 펄라이트로 변태될 수 있는 충분한 시간이 없음. 높은 온도에서 펄라이트로 변태하지 않은 나머지 오스테나이트는 Ms(약 220℃)에서 마르텐사이트로 변태되기 시작하여 온도가 낮아지면서 마르텐사이트로의 변태를 완료함. 이러한 형태의 변태는 2단계로 일어나기 때문에 분할변태라 부르며, 결국 이 강의 미세조직은 펄라이트와 마르텐사이트가 혼합된 조직이 됨

 

- 냉각곡선 E보다 더 빠른 속도로 냉각될 경우(냉각곡선 D, E)에는 오스테나이트는 모두 마르텐사이트로 변태하게 되는데, 이 때 냉각곡선 E에 해당하는 냉각속도를 임계냉각속도(critical cooling rate)라 함

IT(Isothermal Transformation) 곡선

IT 곡선은 일정온도에서 변태시작 시간과 마침 시간을 나타내 주는 항온변태 곡선임.

 

● 공석강에 있어서, 조직을 오스테나이트화 한 후 노즈 온도보다 높은 723～550℃사이의 온도에서 유지하면 펄라이트 조직이 생기고, 이 온도범위에서 변태온도가 낮아짐에 따라 펄라이트는 조대한 조직에서 미세한 조직으로 변함. 즉 펄라이트의 세멘타이트 층상 간격이 좁아짐

 

● 반면 오스테나이트화 한 후 급냉할 경우에는 냉각곡선이 노즈 앞을 통과하게 되므로 펄라이트 변태는 일어나지 않고, 오스테나이트가 저온에까지 냉각되다 약 250℃ 부근에 있는 마르텐사이트 변태개시온도인 Ms (martensite start temperature)보다 낮은 온도영역에서 마르텐사이트 변태가 일어나게 됨

 

● 노즈 이하 Ms 온도 이상에서는 페라이트와 Fe3C가 혼합된 조직인 베이나이트(bainite)가 형성됨

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