개념 한 쪽
피복아크용접기능사 금속의 변태와 상태도 및 기계적 성질 — 응고와 평형반응
용융부는 결정핵이 생기고 수지상정이 자란 뒤 결정경계가 만들어지는 순서로 응고한다. Fe-C 상태도에는 포정·공정·공석 세 반응이 나타나고, 공석점은 탄소 약 0.8%다. 아공석강은 0.025~0.8%C 범위다.
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뜻
용접금속 용융부의 응고는 용융지 경계에서 결정핵이 생기고, 수지상정(dendrite)이 자라고, 인접 결정립이 만나 결정경계를 형성하는 순서다.
금속은 응고할 때 대부분 수축하지만 비스무트(Bi)는 물·Si·Sb처럼 팽창하는 예외다. Sn·Zn·Mo는 일반적인 수축 금속이다.
상(phase)은 어느 부분이나 균일하고, 불연속적인 경계로 구분되는 분자와 원자의 집합 상태다.
Fe-C 상태도의 3대 평형반응은 포정(δ+액체→γ), 공정(액체→γ+Fe3C, 1147℃), 공석(γ→α+Fe3C, 727℃)이다.
탄소함량에 따라 아공석강은 0.025~0.8%C, 공석강은 0.8%C, 과공석강은 0.8~2.0%C이고, 2.0%C 이상은 주철이다. 아공석강 조직은 페라이트와 펄라이트다.
상온 격자는 Cu·Al·Au·Ag·Ni·Pb가 FCC, α-Fe·Cr·Mo가 BCC, Mg·Zn·Ti가 HCP다. 구리는 상온에서 FCC다.
면심입방격자(FCC)는 슬립 계가 12개로 많아 소성변형이 원활하고 전연성이 커서 압연·인발 같은 가공성이 좋다.
금속은 비금속보다 비중이 크다. 광택과 소성변형, 열·전기 전도성도 금속의 공통 특성이다.
담금질은 변태점(A1 또는 A3) 이상으로 가열해 오스테나이트화한 뒤 급냉해 마르텐사이트를 얻는 열처리다. 그래서 변태점과 관계가 가장 깊다.
침입형 고용체는 반지름이 작은 C, N, H, B, O가 격자 틈새에 들어가 만들어진다. F는 금속과 화합물을 만드는 할로겐이라 해당하지 않는다.
예제
선지 판단은 순서와 기준값을 짝지어 보면 된다. 응고는 결정핵, 수지상정, 결정경계 순이다. Fe-C의 세 반응은 포정·공정·공석이고, 아공석강은 0.025~0.8%C다. 구리는 FCC이며 FCC의 슬립 계 12개가 가공성을 좋게 한다. 담금질은 변태점과, 침입형 원소는 C·N·H·B·O와 짝짓는다.
자주 묻는 물음
- 용융부의 응고 과정은 어떤 순서인가요?
- 결정핵 생성, 수지상정 성장, 결정경계 형성 순입니다.
- 아공석강의 탄소함량 범위는 얼마인가요?
- 0.025~0.8%C입니다. 공석강은 0.8%C, 과공석강은 0.8~2.0%C, 2.0%C 이상은 주철입니다.
- FCC 구조가 가공성을 좋게 하는 이유는 무엇인가요?
- 슬립 계가 12개로 많아 소성변형이 원활하고 전연성이 크기 때문입니다.
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