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５.결정립도와 제특성과의 관계
철강 재료는 결정의 집합체이며, 이 결정끼리의 경계면은 결정립계로 불려 거기에 둘러싸인 것이 결정립이다.이 결정립의 크기를 결정립도 라고 하여, 이 크기가 철강 재료의 제특성을 크게 좌우한다.열처리는 가열과 냉각의 편성이며, 이 때의 가열 조건이나 냉각 조건이 결정립도에 다대한 영향을 미친다.예를 들면, 풀림이나 담금질시의 가열 온도가 필요이상으로 높거나, 가열 시간이 길거나 하면, 결정립은 조대화해 물러져 버린다.
철강 재료의 결정립에는 페라이트 결정립과 오스테나이트 결정립이 있어, 이러한 결정립도 시험 방법이 각각 JIS G 0552 및 JIS G 0551에 규정되고 있다.이러한 JIS 규격에서는, 결정립도(G)와 단면적 1 mm2 당의 결정립의 수(m)와의 관계식은 m=8×2 G가 성립된다고 하고 있다.
이 JIS 규격의 페라이트 결정립도 시험 방법은, 탄소 함유량 0.25%이하의 강을 적용 범위로 하고 있어, 오스테나이트 온도까지는 온도상승 하고 있지 않을 때의 상태의 결정립도를 판정한다.또, 오스테나이트 결정립도 시험 방법은, 오스테나이트화 온도 이상의 열처리(담금질, 불림, 침탄소입 등) 또는 오스테나이트계 스텐레스강등의 고용화 열처리를 실시했을 때의 결정립도를 판정하는 것으로, 입도 번호가 ５이상의 강을 세립강, ５미만의 강을 조립강으로 하고 있다.
표 1.4에 결정립도와 제특성의 관계를 나타낸다.일부의 특성을 제외하고 세립강 쪽이 양호한 특성을 가지고 있어 특히 충격치 등 인성에 관해서는 절대적으로 유리하다.이 결정립의 조대화에 따르는 인성의 저하는, 드릴가공 등 소성가공을 실시할 때 특히 주의해야 할 문제이다.즉, 중간풀림해 두어 과잉풀림 (가열 온도가 정규 온도보다 고온)을 실시했기 때문에, 충분히 연화하고 있는 것에도 불구하고 소성가공에 의해서 균열을 일으키는 예도 있다.또, 모든 강철에 대해 경도가 동일해도 담금질 온도가 높아질수록 충격치가 저하하는 것은, 결정립의 조대화도 한 요인이 되어 있는 것이다.
게다가 대형 기계 부품의 담금질 온도는 소형 부품의 경우보다 약간 조금 높게 하는 편이 충분한 담금질 경도 얻기 위해서는 유리하지만, 이것은 결정립이 커지면 담금질성이 향상하는 것이 기인하고 있는 것이다.또, 아르미킬드강은 담금질 경화하기 어렵다고 하지만, 이것은 결정립 미세화 원소인 알루미늄이 결정립의 성장을 억제하기 때문이다.
표 1.4 결정립도와 제특성의 관계
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焼なまし状態 |
焼入れまたは焼入れ焼戻し状態 |
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性質 |
細粒鋼のほうが
(粗粒鋼よりも) |
性質 |
細粒鋼のほうが
(粗粒鋼よりも) |
| 被削性 |
あまり良くない |
最高焼入硬さ |
無関係 |
| 常温加工性 |
良好 |
焼入性 |
あまり良くない |
| 加工仕上面 |
良好 |
焼入変形 |
生じにくい |
| 引張強さ |
やや低い |
焼割れ |
生じにくい |
| 降伏点 |
やや低い |
研削割れ |
生じにくい |
| 伸び |
大きい |
残留オーステナイト |
少ない |
| 絞り |
大きい |
内部応力 |
小さい |
| 衝撃値 |
大きい |
衝撃抵抗 |
大きい |
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