금속재료의 항복현상과 강화기구

소개글

금속재료의 항복현상과 강화기구에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 금속재료의 항복현상

2. 고용체 강화

3. 석출경화

4. 분산 강화

5. 결정립 미세화 강화

6. 가공경화

본문내용

는다. 따라서 집적된 선두의 전위에 큰 응력의 집중이 생기고, 집적되는 전위의 수가 많아지면 선두에 있는 전위에 작용하는 응력은 결정의 이론전단응력에 접근할 수 있다. 이러한 높은 응력 때문에 장애물의 반대쪽에서 항복이 시작되거나 장애물에서 균열이 생길 수 있다.
유동응력의 결정립크기 의존성에 대한 두번째 모델은 입계에서의 전위의 집적이 필요 없다. 이 모델은 입계에서의 응력을 알 필요가 없고, 대산 전위밀도가 결정립과 유동응력에 미치는 영향에 초점을 두고 있다. 전위밀도의 항으로 나타낸 유동응력은 다음과 같이 쓸 수 있다.
식 (11)
여기서 σi = 입내에서 전위의 이동을 방해하는 마찰응력
α = 0.3～0.6의 상수
ρ = 전위밀도
실험적 관찰에 의하면 전위밀도 ρ는 결정립의 크기 D에 반비례한다. 따라서 위식은 다음과 같이 고쳐 쓸 수 있다.
식 (12)
6. 가공경화
가공경화 또는 냉간가공은 열처리에 의하여 강화시킬 수 없는 금속이나 합금을 강화시키는 공업적으로 중요한 공정이다. 가공경화의 속도는 유동곡선(Flove curve)의 기울기로부터 측정된다. 일반적으로 가공경화속도는 입방정(cubic)금속보다 조밀육방정(hcp)금속이 더 낮으며, 온도가 상승할수록 가공경화의 속도도 낮아진다. 고용체강화에 의해 강화된 합금의 가공경화속도는 순수한 금속에 비하여 증가하기도 하고 감소하기도 한다. 그러나 냉간가공한 고용체합금의 최종 강도는 대부분 같은 정도로 냉간가공된 순금속보다 높다.
대부분의 냉간가공에 이어서 금속의 한 방향 또는 두 방향의 치수가 감소하고 다른 방향은 팽창하기 때문에 냉간가공은 주가공방향으로 결정됨을 연신시킨다. 심한 변형을 행하면 결정립의 재배열이 일어나 우선방위(preferred orientation)를 나타낸다. 그 외에도 냉간가공은 다른 물리적 성질의 변화를 일으킨다. 수십분의 일 퍼센트 정도의 밀도가 감소하고, 산란중심(scattering centers)의 숫자가 늘기 때문에 전기 전도도는 다소 감소하고, 열팽창 계수는 약간 증가한다. 냉간가공된 상태의 내부에너지의 증가 때문에 화학반응성이 증가한다. 화학반응성의 증가는 일반적으로 부식 저항성을 감소시키고, 어떤 합금에 있어서는 응력부식균열(stress-corrosion cracking)을 일으킨다.
높은 가공경화속도는 전위들이 교차하여 전위의 활주를 방해함을 의미한다. 이같이 전위의 활주를 방해하는 과정은 다음의 결과를 통해서 일어난다.
① 전위 응력장의 상호작용
② 부동전위를 만드는 전위의 상호작용
③ 조그전위(dislocation jogs)를 형성함에 의한 다른 슬립시스템과의 교차
전위모델에 기초한 가공경화의 이론을 발전시키기 위한 많은 노력이 계속되어 위에서 언급한 3가지 과정에 기초한 기본적인 이론식은 식(11)과 같이 쓸 수 있다. 즉
식 (13)
박막의 투과 전자 현미경 사진들이 아마도 금속내의 전위의 이동에 대해 잘못된 인상을 줄지도 모른다. McLean은 전위와 제2상 입자, 전위와 전위 사이의 탄성적인 상호작용의 상황을 도식적으로 나타냈다. 수 퍼센트 정도 소성변형된 금속은 1㎤ 당 50,000㎞ 이상의 전위선을 포함하고 있다. 만일 1㎤의 크기를 큰 강당의 크기로 확대한다면, 이들 전위는 그물간격이 0.1～1.0㎜m 정도의 매우 불규칙한 3차원의 거미줄처럼 배열된 것을 볼 수 있을 것이다. 이러한 형태의 구조에서 움직이는 전위가 다른 전위의 응력장을 통과한다든가, 다른 전위와 교차하는 것을 피할 수 없다. 투과전자현미경의 시편은 재료의 아주 작은 부분이기 때문에 전위마디 대부분을 나타내지 못하기 때문에 전위망이 실제보다 덜 치밀하게 연결되어 있다는 느낌을 준다.

키워드

금속재료,   금속 강화기구,   항복현상