열처리와 금속 재료
TTT·CCT 선도, 마르텐사이트, 담금질(퀜칭)과 템퍼링(뜨임), 석출 경화, 고용 강화, 홀-페치 관계, 철강과 알루미늄 합금의 기초를 3지선다 문제로 학습합니다.
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열처리와 금속 재료 핵심 정리
강의 열처리는 오스테나이트를 어떤 속도로 냉각하느냐에 따라 조직을 구분해 만드는 기술입니다. TTT 선도나 CCT 선도의 노즈보다 빠르게 냉각하면 확산을 수반하지 않는 전단형 변태에 의해 마르텐사이트가 생성됩니다. 단단하고 취약한 마르텐사이트는 템퍼링(뜨임)으로 인성을 회복시켜 사용합니다. 합금 원소는 노즈를 장시간 쪽으로 이동시켜 경화능을 높입니다.
금속을 강화하는 방법에는 고용 강화, 가공 경화, 결정립 미세화(홀-페치 관계), 석출 경화가 있습니다. Al-Cu 합금처럼 용체화 처리·급랭·시효로 미세한 석출물을 만들면 크게 강화할 수 있지만, 시효가 너무 길면 과시효로 연화됩니다. 어떤 강화법이 어떤 합금에 쓰이는지 알아 둡시다.
열처리와 금속 재료 문제 목록(12문제)
- 강의 마르텐사이트 변태에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
- TTT 선도(항온 변태 선도)와 CCT 선도(연속 냉각 변태 선도)의 차이로 옳은 것은 무엇인가?
- 강에 Mn, Cr, Mo 등의 합금 원소를 첨가하면 경화능이 향상된다. 그 이유로 옳은 것은 무엇인가?
- 담금질한 강에 템퍼링(뜨임)을 하는 주된 목적은 무엇인가?
- 어떤 강의 항복 응력이 홀-페치 관계 σy = σ₀ + k/√d를 따르며, σ₀ = 70 MPa, k = 0.74 MPa·√m이다. 평균 결정립 크기 d = 25 µm일 때의 항복 응력에 가장 가까운 것은 무엇인가?
- 어떤 금속의 항복 응력이 평균 결정립 크기 100 µm에서 150 MPa, 25 µm에서 250 MPa였다. 홀-페치 관계 σy = σ₀ + k/√d를 따른다고 하면, 결정립 크기 4 µm에서의 항복 응력에 가장 가까운 것은 무엇인가?
- Al-Cu 합금(두랄루민계)의 석출 경화 처리 순서로 옳은 것은 무엇인가?
- 다음 알루미늄 합금 중 석출 경화에 의한 열처리로 강화할 수 없는(비열처리형) 것은 무엇인가?
- 치환형 고용 강화에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
- 지름 10.0 mm의 구리선을 인발하여 지름 8.0 mm로 만들었다. 냉간 가공도(단면 감소율)는 얼마인가?
- 냉간 가공한 금속을 가열했을 때의 재결정에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
- 어떤 알루미늄 합금은 190℃에서 시효하면 10시간 만에 최고 경도에 도달한다. 시효의 속도가 활성화 에너지 120 kJ/mol의 아레니우스형을 따른다고 하면, 160℃에서 최고 경도에 도달하기까지의 시간에 가장 가까운 것은 무엇인가? R = 8.314 J/(mol·K)로 한다.