저탄소강의 항복점 현상과 변형시효

소개글

변형시효란 냉간가공 후 비교적 저온에서 가열할 때 금속의 강도가 증가하고 연성이 감소하는 현상이다. 탄소강에서 불순물원소인 탄소가 탄성 영역에서 전위를 고착시키다가 응력이 증가하면서 전위들이 불순물 분위기를 벗어나면서 유동 응력이 떨어지는 항복점 현상이 발생한다. 항복점을 지난 후, 인장시험을 하다가 시험을 멈추고 응력을 제거한 후, 곧바로 다시 인장응력을 가하면 항복점 현상은 발생하지 않는다. 그러나, 응력을 제거한 후 시효처리를 하게 되면 탄소나 질소 원소들의 확산에 의해 전위 주변에 불순물 분위기가 다시 형성되고 전위의 재 고착에 의해 다시 항복점 현상이 발생한다. 이때는 소성변형에 의해 더 높아진 전위밀도의 영향으로 더 높은 응력에서 항복점 현상이 발생한다. 특히 온도에 따라 그 값은 차이를 나타내는데 시효온도가 높을수록, 또한 시효시간이 길수록 더욱 높은 응력값을 얻을 수 있다. 그 과정은 전위의 고착을 c원자의 확산으로인한 전위의 재고착으로 설명할 수 있다.

목차

없음

본문내용

재료를 가공하는 방법은 다양한데 응력을 가하여 소성 변형을 일으키는 방법과 열처리해주는 방법이 가장 쉬우면서도 널리 쓰이는 가공방법이다. 이러한 재료의 가공은 재료 특성을 바꾼다. 이러한 재료특성을 이해하기 위해 먼저 원자의 배열구조와 관련된 지식이 필요한데, 철강재료뿐 아니라 모든 금속재료의 변형은 전위(dislocation)의 이동에 의하여 일어나기 때문에 재료의 강도를 증대시키는 강화기구는 전위의 이동도(mobility)에 영향을 주는 불순물 원자, 제2차상(석출상), 결정립계 또는 다른 전위 등과의 상호작용에 의존하게 된다.
따라서 재료의 강도를 크게하는 방법은 전위의 이동을 억제하기 위하여 격자변형이 커지도록 용질원자를 첨가하는 고용강화, 탄화물이나 질화물과 같은 제 2차상을 석출시키는 입자분산강화, 냉간가공으로 전위를 증식시키는 전위강화, 결정립계의 면적을 증대시키는 결정립 미세화 등등을 수단으로 사용한다.

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이때는 소성변형에 의해 더 높아진 전위밀도의 영향으로 더 높은 응력에서 항복점 현상이 발생한다. 특히 온도에 따라 그 값은 차이를 나타내는데 시효온도가 높을수록, 또한 시효시간이 길수록 더욱 높은 응력값을 얻을 수 있다. 그 과정은 전위의 고착을 c원자의 확산으로인한 전위의 재고착으로 설명할 수 있다.

참고 자료

재료강도학-이동녕 역
재료과학과 공학 - 김용석,김형준,박인규,이재갑 공역