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응고와 주조 조직

순알루미늄의 융점(660℃)에서의 밀도를 액체 2.375 g/cm³, 고체 2.55 g/cm³라고 하자. 융점에서 액체가 모두 고체가 될 때, 액체의 부피에 대한 부피 감소율(응고 수축)에 가장 가까운 것은 무엇인가?

  1. A약 2.3%
  2. B약 7.4%
  3. C약 6.9%
정답과 해설 보기

정답: C. 약 6.9%

질량을 m이라고 하면 부피는 액체에서 m/2.375, 고체에서 m/2.55입니다. 액체의 부피에 대한 감소율은 1 − 2.375/2.55 ≈ 0.069, 약 6.9%가 됩니다. 약 7.4%는 밀도 차를 액체의 밀도로 나눈 값으로, 고체의 부피를 기준으로 한 감소율에 해당합니다. 약 2.3%는 부피 감소율을 길이 수축으로 환산한 값(1 − 0.931^(1/3))입니다. 응고 수축은 액체 상태로 냉각되는 동안의 액체 수축이나 고체가 된 후의 고체 수축과는 별도로 응고 중에 일어나므로, 압탕에서 용탕을 보급하지 않으면 수축공이 됩니다. 한편 회주철에서는 응고 중에 밀도가 작은 흑연이 정출하여 팽창하므로, 응고 수축이 작아 압탕을 작게 할 수 있습니다. Si나 Bi처럼 응고하면서 부피가 늘어나는 물질도 있습니다.

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