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강화 기구와 전위

어떤 치환형 고용체에서 항복 응력의 증분 Δσ가 용질 농도 c의 1/2제곱에 비례한다(플라이셔 모델)고 하자. 용질 1 at%에서 Δσ = 30 MPa일 때, 용질 4 at%에서의 Δσ에 가장 가까운 것은 무엇인가? 용질끼리의 상호작용이나 석출은 고려하지 않는다.

  1. A약 60 MPa
  2. B약 120 MPa
  3. C약 76 MPa
정답과 해설 보기

정답: A. 약 60 MPa

Δσ ∝ c^(1/2)이므로 농도가 4배가 되면 Δσ는 √4 = 2배가 되어 30 × 2 = 60 MPa입니다. 약 120 MPa는 Δσ가 농도에 비례한다고 본 값이고, 약 76 MPa는 Δσ가 농도의 2/3제곱에 비례하는 라부쉬 모델을 사용한 값(30 × 4^(2/3) ≈ 76)으로, 이 문제의 전제와는 다릅니다. 플라이셔 모델에서는 전위가 떨어져 흩어져 있는 용질 원자에 하나씩 걸린다고 생각하며, 하나당 저항은 용질과 기지 원자의 크기 차이(크기 효과)와 강성률 차이(강성률 효과)로 정해집니다. 농도를 늘려도 강화의 증가는 점차 둔해지므로, 고용 강화로 큰 강도를 얻으려면 크기나 강성률 차이가 큰 원소를 선택하는 것이 효과적입니다.

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