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강화 기구와 전위

금속을 인장으로 소성 변형시킨 뒤 하중을 제거하고 반대 방향의 압축을 가하면, 압축에서의 항복 응력이 인장을 계속했을 때의 유동 응력보다 작아진다. 이 현상(바우싱거 효과)의 설명으로 옳은 것은 무엇인가?

  1. A인장하는 동안 장애물 앞에 쌓인 전위 등이 반대 방향의 내부 응력(배응력)을 남겨, 반대 방향의 변형을 돕기 때문이다
  2. B인장하는 동안 생긴 공공이 하중 제거 후 모여 공동이 되고, 압축에서는 공동이 찌그러져 겉보기 항복 응력이 내려가기 때문이다
  3. C인장의 소성 변형으로 결정립이 인장 방향으로 늘어나 미세해지며, 홀-페치 관계에 의해 압축의 항복 응력만 내려가기 때문이다
정답과 해설 보기

정답: A. 인장하는 동안 장애물 앞에 쌓인 전위 등이 반대 방향의 내부 응력(배응력)을 남겨, 반대 방향의 변형을 돕기 때문이다

인장하는 동안 전위는 결정립계나 석출물, 다른 전위의 무리 앞에 쌓이고, 단단한 입자 주위에는 오로완 루프가 남습니다. 이들은 인장 변형에 거스르고 반대 방향의 변형을 돕는 방향의 내부 응력(배응력)을 만듭니다. 그러므로 하중의 방향을 반전하면 배응력이 전위를 되밀어 내는 쪽으로 작용하여, 압축은 작은 응력에서 시작됩니다. 공공의 모임이나 찌그러짐으로는 설명할 수 없습니다. 또한 결정립 미세화는 홀-페치 관계에 의해 인장과 압축 어느 쪽의 항복 응력도 올리는 방향으로 작용하므로, 압축만 내려가는 이유가 되지 않습니다. 바우싱거 효과는 반복 하중을 받는 부재의 해석이나 판의 굽힘 되돌림, 성형한 강관의 강도 평가에서 고려해야 합니다.

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강화 기구와 전위의 다른 문제

  1. 시효로 석출물이 커짐에 따라 강도가 올라가 최대가 되고, 그 후 내려간다(과시효). 석출물과 전위의 상호작용에서 본 설명으로 옳은 것은 무엇인가? 석출물의 부피 분율은 일정하다고 한다.
  2. 알루미늄 합금에서 전위가 석출물 사이로 휘어 나와 빠져나가는 오로완 기구에 의한 전단 응력의 증분을 Δτ ≈ Gb/L로 어림한다(L은 석출물의 간격). G = 26 GPa, b = 0.286 nm, L = 100 nm로 하고, 다결정 항복 응력의 증분을 Δσ = MΔτ(테일러 인자 M = 3.06)라고 하면, Δσ에 가장 가까운 것은 무엇인가?
  3. Ni기 초내열합금의 γ'상(L1₂형 규칙상)과 같이, 규칙 구조를 가진 석출물을 전위가 절단하며 지나갈 때의 특징으로 옳은 것은 무엇인가?
  4. Cu에 미세한 Al₂O₃ 입자를 분산시킨 합금이나, 철에 Y₂O₃ 입자를 분산시킨 ODS강처럼, 산화물 입자로 강화하는 분산 강화의 특징으로 옳은 것은 무엇인가?
  5. 어떤 합금의 항복 응력을 마찰 응력 50 MPa, 고용 강화 60 MPa, 석출 강화 200 MPa, 전위 강화 100 MPa의 기여로부터 어림한다. 마찰 응력과 고용 강화는 단순히 더하고, 강도가 비슷한 장애물인 석출물과 전위의 기여는 제곱합의 제곱근으로 합친다(σ = σ₀ + σss + √(σp² + σd²))고 하면, 항복 응력에 가장 가까운 것은 무엇인가?