응고조직에 대한 냉각속의 영향

소개글

응고조직에 대한 냉각속의 영향에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.1. 연구배경 및 목적
금속 부품의 제조에 있어서 가장 널리 사용되는 주조가공은 단조나 절삭 가공에 비하여 복잡한 형상의 부품 제조가 비교적 용이하고 그것의 대량 생산이 가능하다는 큰 장점을 가주고 있다. 일반주조는 용융금속을 부어 넣는 틀인 주형에 따라 사형주조와 금형주조로 나눌 수 있다. 이번 실험에서는 여러

본문내용

구되는 강도를 나타내게 된다.
각각의 결정립은 하나의 핵으로부터 시작하므로 최후의 결정립의 크기는 생성되는 핵의 수에 따라 달라진다. 상온강도를 증가시키기 위해서는 결정립의 크기가 작아야만 하며, 급냉하면 결정립이 미세하게 된다. 냉각속도가 느리게 되면 상대적으로 적은 수의 핵이 생성되게 되고, 그 결과 결정립의 크기가 커진다. 용융금속을 사형에 주입하면 모래의 열전도도가 나쁘기 때문에 금속이 서서히 냉각되도록 하므로 용융금속의 온도가 완만하게 유지되면서 응고가 균일하게 일어나서 다각형 모양의 결정립이 형성된다. 한편 급냉을 하면 비평형 조건으로 되고 생성되는 핵의 수가 많게 되어서 결과적으로 결정립이 미세하게 되고 높은 강도가 얻어지게 된다. 주조 시 금형을 사용하면 비평형 냉각조건의 효과들이 나타나게 된다. 저온의 금형에 접속하는 용융금속은 작은 칠(chill)결정의 층을 만들면서 대단히 빠르게 냉각된다. 주형벽과 용융 금속 간에는 대단히 심한 온도차이가 생긴다. 이 온도 구배 때문에 결정은 주물의 중심 쪽으로 길게 성장하여 기둥모양으로 되며, 이러한 모양의 결정을 특히 주상정(columnar grain)이라 한다. 주물의 중심은 소수의 결정핵을 생성하면서 보다 균일한 속도로 냉각될 것이다. 따라서 결정립들은 보다 크고, 그 축의 길이가 거의 같은 등축정(equiaxed grain)으로 된다. 작은 chill에서부터 큰 등축정에 이르기까지의 결정립도의 범주는 주물의 성질에 변화를 주게 된다. 이와 같은 이유에서 주물은 보다 균일한 조직을 얻고 또 그 결과로 기계적 성질을 균일하게 하기 위해서 열처리나 가공을 필요로 한다.
Ⅱ. 본론
2.1. 실험방법
1. 원통형 모형을 이용하여 간단한 ingot사형을 만든다.
2. 도가니에서 약 670℃까지 가열하면서 Al을 용해한다.
3. 한 ingot는 사형에 그리고 다른 하나는 금형에 주조한다.
4. 주형에서 ingot를 꺼내어 길이 방향으로 절단한다.
5. ingot를 에머리페이퍼(사포)로 연마한다.
6. ingot를 물 25%, 질산 15%, 불화수소산 15%, 염산 45% (즉, 조직이 명확하게 나타날 때까지 Al을 침식하고 부식하는 산용액) 용액으로 부식시킨 다.
※주의: 부식은 극도로 부식적이므로 취급에 주의하여야 한다. 용액 제조 시에는 산을 물에 서서히 첨가하고 용액을 계속 교반하여야 한다는 것을 잊어서는 안된다.
Ⅲ. 결과 및 고찰
3.1. 고찰
이번 실험은 주조 Al ingot의 상온조직에 냉각속도가 미치는 영향을 관찰하는 실험이었다.
급냉과 서냉의 경우를 실험하였으며 결과물을 보건데 서냉의 경우가 급냉의 경우보다 결정립의 크기가 크다는 것을 알게 되었다. 그 이유는 서냉의 경우 적은 수의 핵이 생성되게 되고, 그 결과로 상대적으로 결정립의 크기가 커지고 반대로 급냉을 하게 되면 비평형 조건으로 생성되는 핵의 수가 많게 되어서 결과적으로 결정립이 미세하기 되기 때문이라 생각해보았다.
다음으로 결정립의 크기가 재료의 미치는 영향이 궁금하여 책을 찾아 학습해보니
“금속의 결정립의 크기는 금속의 기계적 성질을 결정하기 때문에 결정에서 매우 중요한 부분을 차지한다. 결정립의 크기가 크면 상온에서는 불리하지만 고온에서는 유리하고 반대로 미세한 결정립은 상온에서 유리하지만 고온에서 불리하게 작용한다.”
라는 글귀를 찾을 수 있었다.
결정립의 크기에 따라 사용할 수 있는 환경이 다르기 때문에 본 실험의 중요성을 확인 할 수 있었고 조교님께서 손으로 직접 시편조직을 그려보라고 하신 이유는 조직에 관해 정확하게 이해하고 서냉, 급냉 시편을 비교해보면서 본 실험의 목적과 중요성을 다시 한 번 이해해보라는 깊은 뜻이 있으셨음을 또 한 번 깨닫게 되었다.
실험과정에서 다른 학우들은 1번만 하는 실험 과정을 나는 총 3번 수행하게 되었는데, 그 이유는 첫 번째 시편에서 조직이 잘 관찰되지 않아 다시 연마하였고 두 번째에서는 시편이 잘못된 거 같다며 조교님께서 다른 시편으로 다시 수행해보겠느냐 라고 말씀하셨기 때문에 수행하게 되었다. 꼭 다시 해볼 필요는 없다고 말씀하셨지만 정확한 실험을 하고 싶었기 때문에 홀로 다시 수행하였고 다행히도 3번째로 수행한 시편에서는 전형적인 서냉된 조직의 시편을 관찰할 수 있었기에 뿌듯한 마음과 함께 무사히 실험을 마칠 수 있었다. 무난하게 수행했던 지난 실험들과는 달리 여러 번의 실패 과정을 거치면서 본 실험에 관해 더 깊은 애증을 가지게 되었으며 많은 학습과 이해를 하게 되었다.

키워드

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