개념 한 쪽
이산화탄소가스아크용접기능사 금속의 변태와 상태도 — 온도와 탄소량으로 읽는 조직 변화
금속은 온도가 바뀌면 결정 구조와 상이 바뀐다. 상태도는 그 변화를 온도와 탄소량의 축 위에 그린 지도다. 상의 뜻, 응고의 순서, 탄소강의 반응과 아공석강의 범위가 문제의 뼈대다.
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뜻
상은 성질이 균일하고 불연속적인 경계로 구분되는 분자와 원자의 집합 상태다. 한 덩어리 안에서 성질이 같으면 같은 상이고, 경계를 지나면 다른 상이 된다.
응고는 순서가 있다. 용융부에서는 결정핵이 먼저 생기고, 그 핵에서 수지상정이 자라며, 마지막에 결정경계가 형성된다. 응고할 때 금속은 대부분 수축하지만 비스무트(Bi)는 부피가 팽창하는 예외다.
탄소강의 평형상태도에 나타나는 반응은 세 가지다. 포정 반응, 공정 반응, 공석 반응이다. 탄소량의 경계도 함께 익힌다. 공석점은 탄소 약 0.8%이고, 아공석강은 0.025~0.8%C, 과공석강은 0.8~2.0%C다. 0.8%를 기준으로 아래와 위를 나눈다는 점이 핵심이다.
열처리와 고용체도 상태도의 언어로 이해한다. 담금질은 변태점 이상으로 가열한 뒤 급냉하는 열처리이므로 변태점과 관계가 깊다. 침입형 고용체는 수소, 붕소, 탄소, 질소, 산소처럼 작은 원자가 격자 틈에 들어간 것이다. 플루오린(F)은 이 목록에 들지 않는다.
예제
선지 판단은 온도와 탄소량의 자리를 확인하는 것이다. 응고 순서를 물으면 결정핵 생성, 수지상정 성장, 결정경계 형성의 차례를 맞춘다. 탄소강 상태도의 반응을 물으면 포정·공정·공석 세 가지를 남긴다. 아공석강의 탄소량 문제에서는 0.8% 아래라는 경계를 확인한다. 침입형 고용체 문제에서 플루오린이 끼어 있으면 지운다.
자주 묻는 물음
- 상(phase)이란 무엇인가요?
- 성질이 균일하고 불연속적인 경계로 구분되는 분자와 원자의 집합 상태입니다. 경계를 지나면 성질이 달라지므로 다른 상이 됩니다.
- 용융부의 응고 순서는 어떻게 되나요?
- 결정핵이 생성되고, 수지상정이 성장하고, 결정경계가 형성되는 순서입니다. 금속은 응고할 때 대부분 수축하지만 비스무트(Bi)는 팽창합니다.
- 아공석강과 과공석강은 탄소량으로 어떻게 나뉘나요?
- 공석점은 탄소 약 0.8%입니다. 아공석강은 0.025~0.8%C, 과공석강은 0.8~2.0%C입니다.
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