강화 기구와 전위
철 등 BCC 금속의 항복 응력은 온도를 낮추면 크게 올라가지만, 구리나 알루미늄 등 FCC 금속에서는 온도에 따른 변화가 작다. 이 차이의 주된 원인으로 옳은 것은 무엇인가?
- AFCC 금속은 저온에서 적층 결함 에너지가 내려가 전위가 확장되어 움직이기 쉬워지므로, 저온에서는 오히려 항복 응력이 내려가기 때문이다
- BBCC 금속은 저온에서 침입형 탄소나 질소가 전위에 모이기 쉬워져, 온도가 내려갈수록 코트렐 분위기에 의한 고착이 강해지기 때문이다
- CBCC 금속의 나사 전위 중심은 여러 면에 퍼져 있어 움직이기 어렵고, 격자의 저항을 열 요동의 도움으로 넘으므로 저온일수록 큰 응력이 필요하기 때문이다
정답과 해설 보기
정답: C. BCC 금속의 나사 전위 중심은 여러 면에 퍼져 있어 움직이기 어렵고, 격자의 저항을 열 요동의 도움으로 넘으므로 저온일수록 큰 응력이 필요하기 때문이다
BCC 금속의 나사 전위 중심은 하나의 면에 평평하게 퍼지지 않고 여러 {110}면에 걸친 입체적인 형태를 취하므로, 격자가 전위에 미치는 저항인 파이얼스 응력이 커집니다. 전위는 열 요동의 도움을 받아 이 산을 조금씩 넘으므로(킹크 쌍의 형성), 온도가 내려가면 도움이 줄어 항복 응력이 급격히 올라갑니다. 이것이 BCC 강의 연성-취성 천이의 한 원인입니다. FCC 금속의 전위는 조밀면에 평평하게 확장되어 있어 파이얼스 응력이 작으며, 항복 응력의 온도 의존성이 작아집니다. 저온에서 항복 응력이 내려간다는 선택지는 사실과 반대이며, 탄소나 질소를 제거한 고순도 BCC 금속에서도 같은 온도 의존성이 나타나므로, 코트렐 분위기를 주된 원인으로 하는 선택지도 틀렸습니다.