[공학]석컼경화

● 제��: Al-Cu 재료의 석컼경화 거동 실험(Ⅰ)

● 실험목졵: Al -Cu 재료의 석컼경화 거동을 조사하기 위해 용체화 처리 후 aging temp 에서 시효 시간에 따른 경도 측정.

● 실험 기구: Al-Cu 합금, NaNO3, KNO3, 절단기, 전기로, Rockwell hardness tester, 냉장고, polisher, sand paper

● 이론적 배경

가. 석컼경화

어느 금속 A가 다른 금속 B가 고용될 때 그 고용범위에 한도가 있을 경우는 온도에따라 그 고용한도는 변화한다. A금속 중에 B금속이 고용되는 한도가 온도가 높아질수록 증가한다고 한다. 여기에서 B금속을 C%까지 고용할 수 있으므로 B 금속은 전부 고용된 상태가 된다. 즉 B금속의 원자는 A금속의 결정격자 중에서 random하게 분포하고 있다. 이 합금을 T3 의 온도에서 천천히 실온의 T1까지 냉각하면 온도 T1에서는 B금속은 a%밖에 고용되지 않으므로 결국 (b-a)%의 B금속의 원자는 냉각하는 동안에 확산에 의하여 이동하여 모여서 B금속의 결정격자를 형성한다. 이같이 균일한 고용체의 결정내부에 다른 성분의 결정이 분리하여 생기는 현상을 석컼이라 한다.









그림 1. 시효 합금의 설명

한편 온도 T3에 유지한 이 합금을 물이나 기름중에 넣어서 T1까지 급냉하였다고 하면 B금속의 원자가 확산하는 데는 시간이 걸리므로 확산을 일으킬 틈이 없이 T3에서의 상태가 그대로 실온까지 유지된다. 이왿�같이 온도 저하에 따라 일어나는 상태의 변화를 급냉함으로써 저지하는 조작을 퀜칭이라한다. 또 퀜칭 전에 고온으로 유지하여 균일한 고용체로 만드는 조작을 용체화처리라고 한다. 이 퀜칭한 합금중에는 온도 T1에서 B금속은 과포화의 상태에 있다. 이 과포화상의 B금속은 석컼하려고 하는 경향을 가지므로 조금 가열하여 온도를 올려 주면 B금속의 원자는 확산을 일으켜서 석컼한다.