강의 열처리 2편 - 간단한 상태도 분석!

 

 

 안녕하세요! 공돌이 인생무상입니다. 이번 포스팅에서는 혼합물의 녹는점을 한 번 알아보고자합니다. 간단하게 구리와

니켈 합금의 상태도를 분석하는 것을 해보도록 하겠습니다. 단순한 상태도를 분석할 줄 알면 어려운 상태도도 분석 할 수 있을테니까요!

 

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구리와 니켈의 상태 분석

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출처 : http://www.tikalon.com/blog/blog.php?article=2016/high-S_alloys

 

 위 그림이 구리와 니켈의 상태도입니다. 그래프의 y 축이야 척보자마자 바로 온도인걸 알 수 있을거고...

x축이 무슨 뜻인지 헷갈릴 수 있겠네요. 아래 사진을 통해 확실히 확인해보도록 하지요. 

 

 

 

 이 사진은 X축을 확대하고 설명을 넣은 것입니다. 니켈을 기준으로 x 축을 그은 것입니다. 오른쪽으로 가면 니켈 비율이 많아지고, 대신 구리의 비율이 줄어들게 되지요.  중간에 있는 숫자들은 니켈을 기준으로 적은 것입니다. 즉, 그림에서 40의 숫자는 니켈의 함유량이 40%라는 뜻이며 구리의 함유량은 자연적으로 60%가 된다는 뜻입니다. 

 

 

 이 그림을 통해 알 수 있는 것은 0, 혹은 100%의 함유량에 도달할 수록 순물질의 녹는점과 가까워진다는 것입니다. 
무슨 뜻이냐면, 니켈 0%일 떄는 구리의 녹는점인 1085도지만, 니켈을 조금씩 조금씩 포함할 수록 합금의 온도가 니켈의 녹는점쪽으로 수렴하게 된다는 뜻입니다. 구리 하나도 없이 니켈만 있을 경우에는 결국 니켈의 녹는점이 되지요. 당연한 것입니다...

 

 이제 그래프의 선과 영역에 대해서 이야기해보도록 하겠습니다.  이것은 간단합니다. 우선 Liquid (액체) 부분에 있는 선을 한 번 분석해보도록 합시다. 

 사진에서 붉은 색으로 칠해진 부분입니다. 이 부분의 위로 넘어가면 두 금속의 혼합체는 완전히 액상이 된다는 뜻입니다. 쉽게 설명해보기 위해 예를 하나 들어보겠습니다. 대충 니캘 80 구리 20으로 섞여있는 상태에서는 1400도를 넘어가면 두 금속의 혼합물은 액체가 된다는 뜻이죠. 왜냐면 저 붉은 색 선이 1400에 거의 걸터져서 지나가고 있으니까요. 

 

 

 위 사진의 녹색으로 칠해진 부분은 이 선 아래로 내려갈 시 두 금속의 혼합물이 고체 상태로 존재한다는 뜻입니다. 

위 경우처럼 예시를 들어보면 니켈 60, 구리 40이 섞인 상태에서 1300도 아래라면 두 금속의 혼합물은 고체 상태로 존재한다는 뜻입니다. 

 

 마지막 노란 영역에 대해서도 분석해보도록 합시다. 니켈 20 구리 80 섞인 상태의 금속이 약 1150도 온도에 있다고 가정합시다. 그렇다면 이 때 금속의 상태는 노란색 그래프의 영역 안에 들어있는 것이며 이 때에는 고체와 액체 두 상이 공존하고 있는 상태입니다. 즉, 저 노란 부분안에 있다면 혼합 금속은 고체와 액체 두 상태를 갖고 있는 상태라는 뜻이 됩니다. 

 

 

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마무리

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 이제 철의 상태도 및 TTT 분석을 위한 초석은 모두 다 닦았다고 생각합니다. 마지막으로 이제 우리가 공략할 대상이 무엇인지 한 번 미리 보기 하며 마무리하도록 하겠습니당!

 

강의 상태도 출처 : William D. Callister, Jr., David G. Rethwish - Materials Science and Engineering An Introduction

 

강의 TTT 곡선 출처 : William D. Callister, Jr., David G. Rethwish - Materials Science and Engineering An Introduction