고온 재료와 크리프

일정한 하중과 온도에서 측정한 크리프 곡선(변형률과 시간의 관계)의 세 단계에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?

  1. A천이(1차) 크리프에서는 변형률 속도가 시간과 함께 증가하고, 정상(2차) 크리프에서 최대의 일정한 값이 된 뒤, 가속(3차) 크리프에서는 변형률 속도가 줄어 간다
  2. B천이 크리프에서는 변형률 속도가 점차 줄고, 정상 크리프에서는 가공 경화와 회복이 균형을 이루어 거의 일정해지며, 가속 크리프에서는 변형률 속도가 늘어 파단에 이른다
  3. C정상(2차) 크리프 단계에서는 가공 경화와 회복이 균형을 이루어 전위의 운동이 완전히 멈추므로, 천이 크리프가 끝나고 가속 크리프에 들어갈 때까지 변형률은 전혀 늘지 않는다
정답과 해설 보기

정답: B. 천이 크리프에서는 변형률 속도가 점차 줄고, 정상 크리프에서는 가공 경화와 회복이 균형을 이루어 거의 일정해지며, 가속 크리프에서는 변형률 속도가 늘어 파단에 이른다

하중을 가한 직후의 순간 변형률 뒤에, 천이 크리프에서는 전위가 늘어나 얽히는 가공 경화가 회복을 이겨 변형률 속도가 점차 낮아집니다. 정상 크리프에서는 가공 경화와, 전위의 상승 운동 등에 의한 회복이 균형을 이루어 변형률 속도가 최소이고 거의 일정해집니다. 이 단계가 수명의 대부분을 차지하므로, 설계에서는 정상(최소) 크리프 속도를 사용합니다. 가속 크리프에서는 결정립계의 보이드 생성과 합체, 네킹에 의한 단면 감소, 조직의 열화로 변형률 속도가 늘어나 파단됩니다. 속도의 증감을 반대로 한 설명은 단계의 순서를 혼동하고 있습니다. 정상이란 변형률 속도가 일정하다는 뜻이며, 변형이 멈추는 것이 아닙니다.

오류 신고

이 분야 풀기 분야 페이지로

고온 재료와 크리프의 다른 문제

  1. 어떤 내열 합금의 정상 크리프 속도는 멱법칙 ε̇ = Aσⁿexp(−Q/RT)를 따르며, 응력 지수는 n = 5이다. 온도를 바꾸지 않고 응력을 20% 올리면 정상 크리프 속도는 대략 몇 배가 되는가?
  2. 정상 크리프 속도가 ε̇ = Aσⁿexp(−Q/RT)를 따르고, 활성화 에너지가 Q = 300 kJ/mol인 합금이 있다. 응력을 바꾸지 않고 온도를 1000 K에서 1050 K로 올리면 정상 크리프 속도는 대략 몇 배가 되는가? R = 8.314 J/(mol·K)로 한다.
  3. 어떤 세립의 다결정 금속을 융점(절대 온도)의 약 0.5배의 온도에서 낮은 응력으로 크리프 시험하였다. 정상 크리프 속도는 응력에 거의 비례하고(응력 지수 n ≈ 1), 결정립 크기의 세제곱에 거의 반비례하였다. 주로 작용하고 있는 크리프 기구로 가장 적절한 것은 무엇인가?
  4. 애시비 등의 변형 기구 지도(세로축에 강성률로 규격화한 응력 σ/G, 가로축에 상동 온도 T/Tm을 잡은 그림)에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가? Tm은 융점(절대 온도)으로 한다.
  5. 상온에서는 결정립을 미세하게 하면 강도가 올라가지만(홀-페치 관계), 고온에서 장시간 하중을 받는 부품에는 조대한 결정립이나 단결정이 사용되는 경우가 많다. 그 이유로 옳은 것은 무엇인가?