[재료공학실험]냉각곡선을 이용한 2원계(Pb-Sn) 합금상태도 작성

소개

"[재료공학실험]냉각곡선을 이용한 2원계(Pb-Sn) 합금상태도 작성"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 토의 사항
7. 참고 자료

본문내용

1. 실험 목적
가. 재료는 조성과 온도 등(상태변수)에 따라서 그 성질이 달라진다는 것을 익히 알고 있다. 상태도는 이를 잘 나타낸 것이며 재료를 다루는 사람에 있어서 아주 중요한 지표이다.
나. 본 실험에서는 Pb-Sn의 합금 조성의 비율을 달리하여 일정의 고온이상으로 가열 후 냉각을 하면 냉각 곡선을 얻을 수 있는데, 이 곡선을 통하여 각 합금별 조성에 따른 변태점을 파악하고 Pb-Sn 2원계 합금의 상태도의 윤곽을 그리고 그에 따른 성질 및 특성을 파악하는 것이 이번 실험의 목적이다.
다. 제조된 몇 종류의 Pb-Sn 합금을 고온으로 가열한(약 400℃정도)다음 냉각할 때 얻어지는 냉각곡선을 이용해서 각 합금조성별 변태점을 측정하여 Pb-Sn 2원계 합금 상태도의 윤곽을 그린다.

2. 실험 이론 및 원리
가. 실험 요약
만일 단결정 재료를 액상으로부터 냉각시킬 때 그것은 상률을 따른다. 단일 성분계에서는 상의 변화를 가져오는 동안 온도에 따라 일정하게 변태를 한다. 2성분계 합금의 냉각곡선에서 두 상이 평형을 이룬다고 가정하고 상의 변화는 온도의 변화에 따라 달라질 수 있다. 2성분계 합금에서 3 상이 평형을 이루고 있을 때 상률로부터 자유도는 0 이 된다. 그러므로 금속 재료의 온도는 변태하는 구간을 나타내기도 한다.
공정조성에서 3 상이 존재할 때 합금은 응고가 될 때의 온도는 불변하다. 평형상태에서 온도 혹은 온도의 변화는 금속재료에서 조직의 변화를 가져오고 이러한 것이 금속의 특징 중 하나가 된다. 그러므로 열분석에서 시료는 가열 또는 냉각에 의한 온도의 변화는 기울기 곡선으로부터 얻을 수 있다. 보통 냉각에 의한 평형 상태도를 얻을 수 있는데 냉각 곡선은 액상의 균질화와 변태로 얻을 수 있다. 그러나 고상의 핵 생성에서의 설명은 어렵다. 이 현상은 과냉으로 알려져 있다. 금속의 어는점은 곡선의 수평부분의 일부분이다. 관례적으로 변태개시와 변태완료시에서는 sharp한 커브를 얻을 수 없다.

참고자료

· 금속조직학, 김문일, 보문당, 2007년
· 상태도와 조직,태훈출판사, 2003년
· 비철금속재료, 이지환, 원창출판사, 1996년
· 재료기초실습, 김학윤, 기전연구사, 2002년