평형상태도란, 물질계의 조성,온도,압력에 따라 상의 존재를 표시하는 선도
(재료의 조직,기계적 성질,열처리를 예측하고 이해하는 데 유용)
1.물질계 : 한개 또는 몇개의 물질의 집합이 독립하여 한 상태를 이루는 것
2.상: 화학적 또는 물리적으로 균질한 원자나 분자의 집합
-균일계(단상계) : 물질계 상태가 단일상
-불균일계(다상계) : 다른 종류의 상태가 공존
ex) 물과 알코올 혼합 - 1상(균일계) , 물과 기름 - 2상 (불균일계) ,물(고체,액체,기체)- 온도,압력따라 1상,2상,3상
3.성분 : 1의 물질계를 구성하는 기본이 되는 물질, 성분 수에 다라 1,2,3,다원계
ex)식염수 = 물 + 염화나트륨,
4.상률 :주어진 상의 수를 유지하면서 독립적으로 변화시킬 수 있는 변수의 수인 자유도F를 규정하는 상에 관한 법칙
- 1. Gibbs의 상률 :F=C-P+2 (P상의수, C성분의 수, 2= 압력과 온도)
- 2. 응축계의 상률 : F=C-P+1 (금속학의 모든 반응이 1atm에서 이루어진다면 압력은 무시됨)
1성분계 상태도 : 순수한 물질에서 각 상간의 평형 관계를 온도와 압력에 따라 나타낸 선도 ex)물
1.단일상이 존재하는 영역 F=C-P+2 = 1-1+2=2
F=2의 의미는 영역내가 단일상이라면, 상태도를 변경않고 온도나 압력을 임의로 변화할 수 있다.
2. 2개의 상이 공존하는 3개의 곡선 F=C-P+2 =1-2+2 =1
F=1의 의미는 온도나 압력 중 하나의 변수가 결정되면 다른 것은 자연히 고정
3. 3중점 F=C-P+2 = 1-3+2 =0
F=0의 의미는 온도와 압력이 고정되어 변경할 수 없음.
2성분계 상태도 : 2성분에서 각 상간의 평형 관계를 온도와 조성따라 나타낸 선도로 주로 냉각곡선으로부터 작성
2-1 융점 : 용해시작온도 - 금속이나 합금 가열시 고->액으로 상변화 생김
2-2 응고점 : 응고 개시 온도 : 액->고로 상변화
냉각곡선 : 금속을 일정 속도로 냉각하여 시간-온도 관계를 측정함.
액상선 : 두 성분이 완전히 용해하여 용융 상태로 되는 선(온도)
고상선 : 두 성분이 완전히 응고되어 고체상태로 되는 선(온도)
공정형 상태도 : 고온상태에서 두성분이 완전히 용해되지만 어느 일정 온도에서 액체로부터 두 고상을 동시에 정출하는 반응을 나타내는 상태도
포정형상태도 : 일정온도에서 정출된 고용체와 용액이 반응을 일으켜 새로운 고용체를 형성하는 반응
편정형상태도 : 하나의 용액에서 고용체와 다른 종류의 용액을 동시에 형성하는 반응
조직검사에는 육안검사와 현미경검사가 있다.
육안검사 - 육안,확대경,내시경을 사용하여 거시적인 조직검사를 진행
부식,변형,마모,균열,코팅박리,파손 등을 파악
현미경검사 : 미시적 조직검사방법으로 광학현미경과 전자현미경이 있다.
광학현미경은 대기중에서 쉽고 빠르나 심도가 낮아 표면만 보이고 분해능이 0.2마이크로미터로 분석의 한계가 있다
전자현미경은 심도가 높아 전체가 매우 잘 나타나고 분해능이 nm스케일로 매우 작은 샘플도 분석이 가능하지만, 진공상태에서만 측정이 가능하다.
현미경 조직검사 순서 : 시편채취 -> 연삭 및 사포작업 -> 연마작업(폴리싱) ->에칭,부식 -> 조직검사
부식 (에칭) : 잘 연마된 금속 표면은 점성 유동에 의해 얇은 금속막으로 덮혀 있어 금속 고유의 조직을 얻기 위해 이층을 제거하기 위한 단계임.
적게 부식시키면 정반사 되어 조직관찰이 어렵다
많이 부식시키면 난반사 되어 어둡게 보여 조직관찰이 가능하다.
부식용액
1.철강 및 주철용 부식제 - 나이탈(질산+알코올)용액, 피크랄(피크린산+알코올) 용액 등.
2.구리 및 구리합금용 부식제 - 암모니아 + 과산화수소 용액, 염화 제2철 용액 등
3.Al 합금용 부식제 - 불화수소용액,바렛트 용액, 수산화나트륨 용액 등
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