상태도와 지렛대 법칙

Al-Si계는 577℃, 12.6 wt%Si에 공정점을 가지며, 그 온도에서 α(Al)상의 Si 고용 한도는 1.65 wt%, Si상은 거의 순수한 Si(100 wt%)라고 한다. 18 wt%Si 과공정 합금을 공정 온도 바로 위까지 평형 냉각했을 때, 초정 Si의 질량 분율에 가장 가까운 것은 무엇인가?

  1. A약 5.4%
  2. B약 16.6%
  3. C약 6.2%
정답과 해설 보기

정답: C. 약 6.2%

공정 온도 바로 위에서는 초정 Si와 공정 조성(12.6 wt%Si)의 액상이 공존하고 있습니다. 지렛대 법칙에 따라 W_초정Si = (18 − 12.6)/(100 − 12.6) = 5.4/87.4 ≈ 0.062, 즉 약 6.2%입니다. 약 5.4%는 조성의 차이 18 − 12.6을 그대로 백분율로 한 오류로, 연결선의 길이로 나누지 않았습니다. 약 16.6%는 공정 온도 바로 아래에서의 Si상 전체의 분율 (18 − 1.65)/(100 − 1.65)로, 공정 조직 속의 Si까지 포함하고 있습니다. 과공정 Al-Si 합금에서는 단단한 초정 Si가 내마모성을 주므로 피스톤 등에 쓰이며, 초정 Si를 미세화하는 처리가 이루어집니다.

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