취성

1. 개요[편집]

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脆性, brittleness

재료가 외력에 의해 영구 변형을 하지 않고 파괴되거나 극히 일부만 영구 변형을 하고 파괴되는 성질을 말한다.

어떤 재료에 힘을 가해 변형시킬 때(예:금속막대의 양끝을 잡고 반대방향의 힘을 가할 때), 버틸 수 있는 한계까지는 재료의 형태가 전혀 휘거나 늘어나지 않다가, 혹은 극히 일부만 변하다가 바로 깨져버리는 성질을 말한다. 인성의 정반대 성질이며, 항력이 크고 변형능이 작다.[1] 인장 실험를 할 경우 벽개면(cleavage, 결정립계가 나타나 밝은 색을 띤다)가 나타나고 거의 힘 준 방향의 수직으로 깨지는데, 이는 큰 연신율 이후 약 45도로 엿가락처럼 늘어나다(necking) 끊어지는 연성 재료와는 상반된 거동이다. 철의 탄소 함량 등을 조절하여 취성을 늘리거나 줄일 수 있으며, 일반적으로 철의 탄소함량이 높을수록 취성이 증가한다. 다만 두꺼운 고탄소강은 취성이 강하긴 하지만 그만큼 강하기 때문에, 힘을 가해도 변형이 잘 되지 않으며 임계치 이상의 힘을 가할 경우 그냥 깨져버린다. 텅스텐, 세라믹, 유리, 주철, 산화물 등이 취성을 가진 대표 물질이다.

2. 분류[편집]

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취성에는 고온 취성, 저온 취성, 청열 취성, 적열 취성, 뜨임(템퍼링) 취성, 수소 취성 등이 있으며, 일반적인 조건에서는 취성이 약하더라도 아래 조건에서는 연강의 취성이 강해지므로 주의를 요한다.

2.1. 고온 취성[편집]

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고온에서 강의 연성이 급격하게 저하되어 취화하는 것으로, 청열 취성과 적열 취성으로 구분된다.

2.1.1. 청열 취성[편집]

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200~300℃ 부근에서 강의 인장강도 및 경도가 증가하고 취성이 높아지는 성질. 일반적으로 철강은 상온에서보다 200~300℃ 부근에서 인장 강도 및 경도가 크게 되어 취성을 갖게 된다. 이때 질소도 영향을 준다. 참고 링크 상대적으로 저온에서 연마한 철강 표면이 청색으로 변화하는 온도에 해당하므로, 이 온도에서의 성질을 청열 취성이라고 한다.

2.1.2. 적열 취성[편집]

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연강이 1100~1500℃의 고온에서 깨지기 쉽게 되는 현상으로, 연강에 포함된 유황이나 산소 등이 원인으로 분석된다.

2.2. 저온 취성[편집]

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연강이 저온이 되면서 경도가 점증하고 수축률 등이 저하되어 부서지기 쉬운 현상.