소성 변형

소성 변형

 

 

 

1. 개요

 

금속 재료에 힘이 가해지면 내부적으로 응력이 발생 하고 외부적으로 변형이 생기게 된다.

대개의 금속은 일정한 모양의 격자 구조로 배치되어 있는 결정으로 이루어 진 다결정체이다.

격자 구조는 면심입방격자, 체심입방격자, 조밀육방 격자, 능면체의 4가지가 있다.

금속 재료는 외력에 의해 슬립면에 따라 미끄러지면서 변형이 일어나고 이변형의 원리로 슬립(Slip), 쌍정(Twin), 전위(Dislocation) 의 3가지가 있다.

 

 

2. 변형의 종류

 

  1) 슬립(Slip)

 

     연강 재료와 같이 인성이 있는 재료를 인장 하면 결정면에서 미끄러짐이 발생 하면서 변형이 생기 기 시작 하여
     힘의 방향에 45°로 슬립면이 형성 되면서 파괴 된다.

     금속 구조의 결정면에서 어떤 원인에 의해 그 결정면이 서로 어긋나는 것을 슬립이라고 한다.

     대부분 금속 재료의 변형은 이것에 의한 변형 이다.

 

  2) 쌍정(Twin)

 

     단조와 같이 충격적인 하중이 가해지면 구조를 이루는 금속 결정에서 진전되던 슬립이 더 이상 진 전되지 못하고
     부근의 결정과 합치되어 결정면에 대칭인 쌍둥이 형상의 결정을 이루게 된다. 이로 인하여 격자 사이에 생기는
     대칭 형상의 결정을 쌍정이라고 한다.

 

  3) 전위 (Dislocation)

 

     외력으로 인하여 슬립이 진전 되다가 멈춘 경계 부근은 다른 격자와 겹치게 되어 격자 자체는 일 그러짐과 더불어
     서로 다른 격자 끼리 섞이게 되는 모양이 나타난다. 즉 어떤 격자 사이에 또 다른 격자의 모양이 끼어든 형태가
     되는데 이와 같은 격자의 겹침을 전위라 한다.

 

 

3. 가공 경화와 재결정

 

  1) 변형이 일어나는 과정에서 격자가 뒤바뀐 결정립들 사이에는 외부 저항 능력이 커지는데 이 현상 바로
     가공경화이다.

  2) 한편으로는 결정립 스스로 원상 복구 되려는 현상이 어느 정도 일어나게 되며 이때 열에너지를 가 하여 그 회복력을
      증대 시키는 것을 풀림이라고 한다.

  3) 풀림처리에 의해 금속재료는 새로이 결정을 구성하고 결정립을 재배치하게 되는데 이것을 재결정 이라한다.

  4) 열간 가공은 가공 중 계속해서 재결정을 이루게 하여 가공 경화를 없애는 것이다.