[재료과학] 재휘현상(Recalescence)

#재료과학

#재휘현상

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금속을 액체 상태에서 고체 상태로 냉각하는 과정(Solidification)은 여러가지 요인들에 의해 조절됩니다.

냉각 속도와 온도 차 등 여러 요인들 중에서 접종 여부(고체 불순물이 잘 분포되어 있는가)는 가장 중요한 요인으로 취급됩니다.

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순수한 물과 작은 고체 불순물을 포함한 물 두 가지 중 더 빨리 어는 것은 놀랍게도 후자입니다. 액체가 고체로 변하는 것은 작은 고체입자가 만들어지는 것부터 시작하는데 그것은 보통 고체 벽 또는 이미 존재하는 고체 불순물에서부터 자라기 때문이죠

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재휘현상은 접종이 잘 이뤄지지 않은 상태에서 냉각시 발생하는 현상입니다. 냉각 과정 중 갑자기 열이 방출되며 액상(액체)의 온도가 상승하게 되는데 이 때의 방출되는 열을 "용융잠열"(latent heat of fusion)이라 합니다.

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아래 그림은 접종이 충분히 이뤄지지 않은 순금속의 냉각곡선으로 그림의 C-D가 바로 재휘현상이 일어나는 구간입니다.

출처 : the science and engineering materials 7th ed.

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만약 접종이 충분히 이뤄졌다면 아래와 같은 간단한 냉각곡선을 가지게 됩니다.

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냉각시 충분한 접종이 이뤄지면

1. 과냉이 필요하지 않으며(응고점(어는점) 아래로 큰 온도차 조건 하에서 냉각하는 것)

2. 재휘현상이 관찰되지 않습니다.

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재휘현상은 재료의 기계적 특성에 영향을 주며 급격한 온도 변화로 인한 부식, 산화를 야기할 수도 있습니다. 다시말해 냉각을 통해 얻은 금속의 기계적 특성을 예상하는 것이 어려워지고 심한 경우 크랙이 발생할 수도 있습니다.