파이얼스 응력의 뜻

정답: C. 페라이트계 탄소강(BCC)

BCC 금속에서는 전위를 움직이는 데 필요한 응력(파이얼스 응력)이 온도 저하와 함께 급격히 커지므로, 저온에서는 항복하기 전에 벽개 파괴가 일어나 샤르피 충격 시험의 흡수 에너지가 어떤 온도 영역에서 급격히 떨어집니다. 이것이 연성-취성 천이이며, 페라이트계 탄소강이 대표적인 예입니다. FCC인 오스테나이트계 스테인리스강이나 알루미늄 합금은 슬립계가 많아 저온에서도 전위가 움직이기 쉬우므로 뚜렷한 천이를 보이지 않으며, 액화 가스 탱크 등 저온 용도에 사용됩니다. 천이 온도는 결정립 미세화로 내려가고, 중성자 조사 등으로 올라갑니다.

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.