[기초실험] Al-Cu 합금의 시횏경화

Pb-Sn 계 합금을 그림 1을 참고로 설명하면 150°C 이하인 온도에서 90% Pb왿� 10% Sn을 가진 합금은 α왿� β의 두 상을 함유하고 있다. 150°C 이상에서는 주석 전부가 fcc α에 함유된다. 따라서 금속을 가열하면 고체 β는 고체 α속에서 용해된다. 고체석출은 이 합금을 150°C 이상에서 요체처리 한후 2-상 온도 영역으로 급냉시킬 때 일어난다. 그러한 석출은 여러 가지 시횏경화하는 합금에 대해서 유용하다. 다음의 방정식들은 2-성분계 합금에서 이러한 두 가지 반응에 대해서 적절하다. 각 경우에는 두 상들만이 포함되어 있다는 것을 알아야 한다. 그러나 용체의 조성은 용해도 한계를 넘을 때는 A에서 다른 값인 A*로 변한다.

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석출 반응을 일으키는 데 필요한 시간을 생각할 수 있도록 그림 1의 90Pb-10Sn 합금으로 되돌아간다. 150℃ 이상에서는 α(Pb가 풍부한)만이 안정하며, 150℃ 이하에서 시간이 주어지면 과포화된 α로부터 약간의 β(Sn이 많은)이 분리될 것이다. 그림 3은 등온 석출(isothermal precipitation : 50% 완성)에서 필요한 시간을 나타내는데 여기서 합금은 선택된 온도까지 빨리 냉각시켜 그 온도에서 석출이 일어나도록 유지한 것이다. 온도를 -50℃에서 상온까지 올릴 때 석출에 필요한 시간이 감소되는 것을 볼 수 있다. 이 온도 영역에서는 석출률이 확산에 의해서 제한된다. 50℃근방에서 이 양상은 거꾸로 되고 실제로 150℃의 용해도 한계 바로 밑에서 도표의 끝으로 긴 시간 보낸다.

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(1) 시료를 500℃ 부근에서 1시간동안 고용처리 한 다음 담금질을 한다.(용체화처리)
(2) 시료 1개는 용체화처리 한 다음 그대로 방치한다.
(3) 나머지 시료는 180℃에서 10, 20, 30, 45, 60, 120 분으로 각각 석출 경화를 실시한다.
(4) 시료당 최소한 3회씩 경도를 측정한다.