재료공학실험 | STS 304, S45C, AZ91HP의 조직 관찰

 

 

 

실험 방법

실험순서 : Sectioning(시편채취) ⇒ Mounting(마운팅) ⇒ Grinding(그라인딩) ⇒ Polishing(폴리싱) ⇒ Etching(엣칭) ⇒ 현미경관찰 (완료)

1. Sectioning

시편을 적당한 크기로 자른다. AZ91은 쇠톱으로, STS304는 함석가위, S40C는 파인커터를 사용한다. 시편 절단 시 절단면의 조직이 변형 또는 손상되지 않도록 해야 한다. 즉 열과 응력에 의한 조직의 변형이나 기계적 손상이 일어나지 않도록 속도나 응력조절을 해야 한다. 현미경 연구에서 견본의 선택은 매우 중요한데 파손을 조사할 때 파손 부분에서 가능한 가장 가까운 부분을 견본으로 선택해서 정상적인 부분과 비교 한다.

그 물질이 비철금속, 합금 그리고 비 열처리 강처럼 연질의 부드러운 금속일 때 그 시혐 편은 손으로 톱을 켜서 자른다. 만약 S40C와 같이 강도가 높은이라면 abrasive cut-off wheel을 사용해서 자른다. 이 wheel은 빠른 속도로 회전하여 마찰로 자르는 얇은 원판이다. STS304는 자를때 관찰해야 하는 부분이 RD방향이므로 시편을 절단후에 방향을 명확히 알고 있어야 된다. 그 시험편은 자르는 작업동안 열을 받지 않아야 한다.

 

2. Mounting

시편의 크기가 작기 때문에 나중에 연마작업(grinding, polishing), 혹은 현미경 관찰을 용이 하게 하기위해서 시편을 틀에 고정시키는 작업이다. 앞에서 절단한 시편을 틀(mold)에 폴리코트와 경화제를 적정비율로 섞어 굳힌다. 만약 비율이 잘 맞지 않는 경우 마운팅액의 응고시 깨지거나 금이 갈수가 있기 때문이다.

 

마운팅은 절단한 시편을 이후 연마(Grinding)와 광택연마(Polishing)을 할때 작업자가 쉽게 다루기 위해, 시편 고정을 위해 실시한다. 실험시 사용되는 합성수지와 경화제는 인체에 매우 유해하기 때문에 직접적으로 닿지 않도록 주의한다. 또한 관찰할 표면이 아래쪽을 향하게 넣어야 된다. 마운팅을 하고 냉각시에는 여러가지 방법이 있지만 본 실험에서는 공랭식을 사용하여 3∼5일정도의 시간이 소모되었다.

728x90

3. Grinding

시편 절단면의 표면 거칠기를 일정하고 평평하게 만들어야 한다. 사포(샌드페이퍼)를 선택할때는 거친사포∼매끈한사포순으로 사용하여 갈아야 한다. 거친사포 일수록 스크래치가 심하게 나기 때문에 반드시 위의 순으로 갈아야 한다.

 

4. Polishing

연삭기(polisher)에 알루미나 현탁액을 사용하여 시편단면의 미세 스크래치를 제거하고 광택을 낸다. 단면 광택을 잘 내어야 광학 현미경으로 조직관찰이 쉬워진다. 연삭 천은 각 금속의 강도에 맞는 천을 사용해야 된다. 

 

5. Cleaning & Etching

1) Cleaning

알코올과 물을 1:1 비율로 섞은 용액을 만든다. 비커에 용액과 시편을 넣고 초음파 세척기의 중앙 부분에 넣고 3분 정도의 시간을 세척한다.

 

2)  Etching

금속은 조직을 부식을 시켜 부식정도에 따라 조직을 확인한다. 즉 다시 말하면 금속의 표면을 화학적방법 또는 전기분해적 방법으로 차별침식을 시켜 조직을 구분할 수 있도록 하는 것이다. S40C와 AZ91은 나이탈3%용액(질산3%+알콜)으로 솜에 묻혀 살짝 문지른다음 약3초 정도 부식시킨다.

 

6. Metallography

실제로 미세조직을 관찰하는 단계로서 목적에 따라 다양한 현미경을 사용하게 된다. 조직의 시편을 광학 현미경을 이용하여 관찰한다. 배율은 낮은 X100부터 시작하여 차츰 배율을 올려 보는 것이 좋다. 그 이유는 처음부터 높은 배율을 보게 되면 전체적인 조직의 형상을 인지하기가 힘들기 때문이다.

 

 

 

[재료공학실험]STS 304, S45C, AZ91HP의 조직 관찰 레포트