비철 금속 재료

Ti-6Al-4V 등의 α+β형 티타늄 합금에서는, β 변태점 위에서 냉각하면 판상의 α가 다발을 이룬 층상 조직이 되고, β 변태점 아래에서 가공하여 풀림하면 등축 α를 포함한 조직이 된다. 이 두 조직의 성질 차이로 옳은 것은 무엇인가?

  1. A층상 조직 쪽이 연성과 피로 균열 발생에 대한 저항이 크고, 등축 조직 쪽이 파괴 인성과 피로 균열 진전에 대한 저항이 크다
  2. B등축 조직 쪽이 연성과 피로 균열 발생에 대한 저항이 크고, 층상 조직 쪽이 파괴 인성과 피로 균열 진전에 대한 저항이 크다
  3. C두 조직의 차이는 결정립 방위의 분포뿐이며, 인장 강도, 연성, 파괴 인성, 피로의 성질은 거의 같아진다
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정답: B. 등축 조직 쪽이 연성과 피로 균열 발생에 대한 저항이 크고, 층상 조직 쪽이 파괴 인성과 피로 균열 진전에 대한 저항이 크다

등축 조직(β 변태점 아래에서 가공하여 재결정시킨 조직이나, 등축 α와 층상 부분이 섞인 바이모달 조직)은 슬립 길이가 짧고 변형이 균일하게 나뉘므로, 연성이 크고 피로 균열이 발생하기 어려워집니다. 한편 β 변태점 위에서 냉각한 층상 조직에서는, 균열이 판상 α의 다발을 따라 구불구불 진행하므로 균열의 경로가 길어지고, 파괴 인성이 높으며 긴 균열의 진전이 느려집니다. 고온의 크리프 강도도 층상 조직이 뛰어납니다. 두 성질을 뒤바꾼 선택지는 틀렸으며, 조직 형태의 차이는 기계적 성질에 크게 영향을 주므로 거의 같다는 선택지도 틀렸습니다. 부재마다 필요한 성질에 맞추어 가공 온도와 냉각 속도로 조직을 구분하여 만듭니다.

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