금속의_강화법 레포트
분야
hwp▶ 고용강화
▶ 석출강화
▶ 가공경화
▶ 결정립 미세화에 의한 강화
◈ 마르텐사이트 변태에 의한 강화
◈ 마르텐사이트 변태
금속을 강하게 하려면 변형을 쉽게 만들어 주는 전위들의 이동을 어렵게 해야 한다. 전위는 원소들이 규칙적으로 배열된 금속격자에서는 비교적 용이하게 움직이지만 금속원자들이 질서 없이 불규칙하게 배열되어 있으면, 특히 격자가 뒤틀려 있는 경우에는 전위가 이동하기 어렵게되고 결과적으로 금속이 강하게 된다.
금속재료의 강화법은 격자를 뒤틀게 하는 방법에 따라 고용강화, 석출강화, 가공경화, 결정립 미세화 등으로 분류된다. 각각의 강화법에 대하여 강화의 기본적인 내용과 구체적인 세부 방안에 대하여 정리해 보았다.
▶ 고용강화
고용강화는 크기가 다른 용질원자를 첨가하여 그 주변에 격자 변형을 주어 전위가 움직이기 어렵게 하는 방법이다. 금속에 합금원소를 첨가하면 대개의 경우 용매원자와 용질원자가 서로 바뀌면서 고용체를 만든다. 이때 용질원자의 원자 반경이 크면 결정격자에 변형이 생기고 원자 면을 따라 슬립이 일어나기 어렵게 되어 합금의 강도가 증가한다. Cu 고용체에 첨가하는 용질원자의 크기와 첨가량에 따른 항복강도의 크기를 조사해 보았습니다. Cu와 원자반경의 차이가 작은 Zn, Ni 등을 첨가한 경우 첨가량이증가하여도 강도상으로 큰 향상은 보이지 않는다. Cu와 원자반경의 차이가 큰 Be, Sn 등을 첨가하면 적은 첨가량에도 강도가 크게 향상되고 합금원소의 첨가량에 비례하여 강도가 향상하게 된다. 이와 같은 고용체 강화는 용질원소와 용매원소의 원자 반경의 차이가 15% 이내인 전율고용체에서 두드러지게 나타난다. 일반적으로 원자 반경의 차이가 15% 이상이 되는 원소는 전율고용체를 만들지 못하고 한율고용체를 만드는데, 이 경우 고용체를 만들더라도 용질원소와 용매원소의 원자 반경의 차이가 크기 때문에 고용한도가 작아지고 과포화고용체가 만들어진다. 한율 고용체를 만드는 AlMg 합금에서 Al5.5% Mg의 경우를 보면, 450℃로 가열하여 유지하면 Al 중에 Mg가 완전히 고용되어 균일한 고용체로 된다. 이것을 450℃로부터 서서히 냉각하면 270℃ 부근에서 β상(Mg5Al8)이 석출하기 시작한다. β상이 석출하려면 Mg 원자가 이동(확산)해야 하는데, 이 확산이 일어나지 않도록 급속하게 냉각을 하면 β상이 석출하지 못하고 Mg를 고용한도 이상으로 고용한 과포화고용체가 형성된다. 순 Al의 항복강도는 25㎫, Al1.5%, Mg 합금의 항복강도는 55㎫인데 비해 과포화 된 Al5.5%, Mg 합금의 항복강도는 160㎫에 달하여 과포화고용체의 강도가 매우 높음을 알 수 있다.
