재료의 강화법(고용경화, 석출경화, 가공경화, 결정립계강화)

소개글

재료의 강화법(고용경화, 석출경화, 가공경화, 결정립계강화)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 재료의 강화법
-고용경화
-석출경화
-가공경화
-결정립계강화

본문내용

화 또는 분산강화>
<그림 4>는 입자가 전위의 이동을 어떻게 방해하는지 보여준다. 입자들이 너무 강해서 전위가 그것을 자를 수 없다면, 힘 는 선 장력에 반대하여 점점 더 꽉 죄는 반경으로 전위가 휘어지게 하면서 입자 사이의 전위를 밀게 된다. 반경은 입자 간 간격 의 반에 도달할 때 최소가 되며, 그 이후에는 더 낮은 응력 하에서도 팽창할 수 있다.
<그림 5. 전위의 이동을 방해하는 입자를 통과할 때의 전위의 연속적인 위치. 임계배열은 (b)에 보인 것처럼 가장 작은 곡률을 가진 배열.
여기서 길이 의 한 선분에 가해지는 전체 힘 은 <그림 5>에서처럼 불룩한 돌출부의 양쪽 끝에 작용하는 선장력(식 1.1의 전 식)에 기인하는 힘 와 균형을 이루고 있다. 다음 식이 만족될 때 전위는 탈출하게 된다.
<식 2.1>
따라서 장애물은 의 저항력을 가한다. 석출경화는 강도 증가에 효과적인 방법으로서 석출경화 알루미늄 합금은 순수한 알루미늄보다 15배 더 강해질 수 있다.
3. 가공경화
가공경화는 가공으로 재료 내에 도입된 전위에 의해 전위를 움직이기 어렵게하여 재료를 강화하는 방법이다. 금속재료를 가공하면 소성변형에 의해 전위가 금속내의 슬립면을 따라 이동하다가 서로 부딪히고 합하여지면서 전위에 의해 전위가 이동하기 어렵게 되고 이 결과 금속재료는 가공경화가 된다. 금속재료를 인장시험 할 때 얻어지는 응력변형선도에서 소성변형 영역의 곡선 기울기는 가공경화의 과정을 보여준다.
<그림 6. 금속의 응력-변형률 곡선>
위 그림처럼 곡선에서 증가하는 부분이 가공경화라는 것이다. 모든 금속은 가공경화를 일으킨다. 이는 성가신 일이 될 수도 있다. 만약 얇은 판재를 압연하고자 한다면 가공경화가 재빨리 항복강도를 너무 많이 높이게 되므로 압연을 계속하기 전에 중단하고, 금속을 풀림열처리를 해야 한다. 그러나 가공경화가 유용할 때도 있는데, 이는 특히 석출경화를 위한 열처리를 할 수 없는 합금에서 유력한 강화 방법이다.
4. 결정립계 경화
<그림 7. 결정립계>
거의 모든 금속은 무질서하게 배향된 작은 결정, 즉 결정립으로 구성된 다결정체이며, <그림 7>과 같이 결정립은 결정립계에서 서로 만난다. 결정립계 경화에 의한 강화는 금속재료내의 전위가 결정립계에 막혀 이동을 어렵게 하는 방법이다. 용융금속이 응고하면서 여러 방향으로 성장한 결정들이 서로 부딪히면서 만들어지는 결정립계는 원자배열이 매우 무질서하게 놓여 있는 곳이다. 금속이 변형을 받으면 전위들이 결정립 내를 이동하다가 결정립계에 도달하면 무질서한 원자배열에 의해 정지하며 입계를 횡단하기가 어려워져서 움직일 수 없게 된다. 금속재료의 결정립 크기를 작게 하면, 전위들의 이동을 방해하는 결정립계가 많아지게 된다. 금속재료를 압연 등의 방밥으로 가공하여 변형을 주면 결정립 내에 다수의 전위들이 얽히어 존재하게 된다. 이 재료를 적당한 온도로 가열하면 전위들이 재배열하여 그물모양의 구조가 된다. 이와 같은 전위들이 일렬로 나란하게 놓이면서 새로운 결정립계를 만들며, 이 결과 결정립이 미세한 재료가 얻어진다. 급속냉각 응고과정에서 형성되는 용사피막도 미세한 결정립으로 구성된다.
금속재료를 강하게 하면 일반적으로 취약해진다. 금속재료를 강화시키는 고용강화, 석출강화, 가공에 의한 강화를 실시한 재료는 강해지는 동시에 취약하게 된다. 그러나 결정립 미세화에 의한 강화를 실시한 재료는 강도도 증가하고 취약해지지 않기 때문에 금속재료의 강화방법으로 매우 중요한 기술이다.
5. 참고자료
재료과학의 공정 및 설계. 윤석영 외 6명 공역. 홍릉과학출판사
소성공학. 염명순 저. 청문각 (1992.12.01)
구글 웹 사이트 검색자료.

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