냉각곡선을 이용한 2원계 합금상태도 작성 레포트
냉각곡선을 이용한 2원계 합금상태도 작성
냉각곡선을 이용한 2원계 합금상태도 작성
냉각곡선을 이용한 2원계 냉각곡선을 이용한 2원계 합금상태도 작성
1. 목적
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. 사용재료 및 장치
순금속 (Pb, Sn), 가열토치, 용해용 도가니, 열전대 및 보호관, 저울, X-Y recorder 및 기록용지 기록펜 등
3. 실험방법
㉠ 순금속괴를 가열하여 적당량 용해한 후 평량하기 쉽도록 잘게 나눈다.
㉡ 각 조별로 Pb-(10~15%)Sn 합금 : 1종류, Pb-(20~50%)Sn 합금 : 3종류, Pb-(65~85%)Sn 합금 : 2종류를 만든다. ☞각 조성별 합금량은 250g이 되도록 한다.
구 분
시편 1
시편 2
시편 3
시편 4
시편 5
시편 6
Pb
조성비
85%
70%
60%
50%
35%
15%
중 량
212.5g
175g
150... 작성
1. 목적
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. 사용재료 및 장치
순금속 (Pb, Sn), 가열토치, 용해용 도가니, 열전대 및 보호관, 저울, X-Y recorder 및 기록용지 기록펜 등
3. 실험방법
㉠ 순금속괴를 가열하여 적당량 용해한 후 평량하기 쉽도록 잘게 나눈다.
㉡ 각 조별로 Pb-(10~15%)Sn 합금 : 1종류, Pb-(20~50%)Sn 합금 : 3종류, Pb-(65~85%)Sn 합금 : 2종류를 만든다. ☞각 조성별 합금량은 250g이 되도록 한다.
구 분
시편 1
시편 2
시편 3
시편 4
시편 5
시편 6
Pb
조성비
85%
70%
60%
50%
35%
15%
중 량
212.5g
175g
150...냉각곡선을 이용한 2원계 합금상태도 작성
1. 목적
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. 사용재료 및 장치
순금속 (Pb, Sn), 가열토치, 용해용 도가니, 열전대 및 보호관, 저울, X-Y recorder 및 기록용지 기록펜 등
3. 실험방법
㉠ 순금속괴를 가열하여 적당량 용해한 후 평량하기 쉽도록 잘게 나눈다.
㉡ 각 조별로 Pb-(10~15%)Sn 합금 : 1종류, Pb-(20~50%)Sn 합금 : 3종류, Pb-(65~85%)Sn 합금 : 2종류를 만든다. ☞각 조성별 합금량은 250g이 되도록 한다.
구 분
시편 1
시편 2
시편 3
시편 4
시편 5
시편 6
Pb
조성비
85%
70%
60%
50%
35%
15%
중 량
212.5g
175g
150g
125g
87.5g
37.5g
Sn
조성비
15%
30%
40%
50%
65%
85%
중 량
37.5g
75.0g
100g
125g
162.5g
212.5g
Pb, Sn의 조성 및 중량
㉢ 각각의 합금을 용해용 도가니에 넣고 가열토치로 완전히 용융할 때까지 가열한다. 세라믹봉으로 수시로 용탕내를 교반하여 균일하게 녹게 한다.
*주의: 반드시 도가니 주위를 가열하여 용해한다. 직접 합금을 토치로 가열하면 산화가 되어 올바른 데이터가 나오지 않으니 주의해야한다.
㉣ 기록계에 연결된(k형 열전대를 사용) 열전대를 용융된 합금에 담그어 그대로 냉각시키면 기록지에 자동으로 냉각곡선이 그려진다.
㉤ 응고완료된 시료는 재가열하여 열전대를 분리한다.
5. 이론
① 냉각곡선
순금속이나 합금이 용융상태로 있는 온도에서 고체가 되는 온도까지 냉각됨에 따라 나타나는 온도변화를 시간에 따라 표시한 곡선이다.
순금속의 냉각곡선의 경우 응고온도에 도달할 때까지는 평탄하게 떨어지다 응고온도에 도달한 후 일정 시간동안 수평으로 있게 된다. 이는 금속이 액체상태에서 고체상태로 변하는 과정을 나타내며, 이때 응고잠열이 소모된다.
합금의 경우는 특수한 경우를 제외하고는 냉각시 용체로부터 응고가 시작하는 온도와 끝나는 온도와의 사이에는 어느 정도의 차가 생긴다. 즉 응고 시작온도와 응고 완료온도가 다르다. 따라서 이 온도차 구간에는 액체와 고체가 공존하게 되며 이 공존구간을 응고구간이라 한다.
② 열분석법
열분석법은 물질의 물리변수를 온도의 함수로 나타내어 물성을 연속적으로 측정하는 방법이다. 즉, 미지의 시료가 가열될 때 일어나는 물리적, 화학적 변화에 대한 정보를 분석함으로써 그 물질의 정성, 정량분석을 한다.
1) 냉각곡선을 측정하는 방법
2) 시차곡선을 측정하는 방법(시차 열분석법, DTA)
시료를 일정한 속도로 가열 혹은 냉각시켰을 때 그 온도 범위 안에서는 열적 특성의 변화가 없는 기준물질과 시료와의 온도차를 온도의 함수로 기록하여 분석한 것이다.
③ 열전대
두 개의 서로 다른 금속선의 양끝을 서로 접합시켜 양 접점의 온도를 다르게 하면 기전력이 발생하여 회로에 전류가 흐른다. 이 이중금속선의 1쌍이 열전대이며 이 때의 기전력은 열기전력이다. 열전대를 이용하여 온도를 측정할 때는 한 끝을 기준점에 유지하고 다른 한 끝은 측정점에 놓고 기전력을 측정하면 측정점의 온도를 구할 수 있다.
열전대는, 통상 소선에 자기제의 절연관(재질은 주로 세라믹)을 끼워 기계적으로 튼튼하게하고, 또 사용분위기로 부터 보호하기 위해 보호관(재질은 주로 스테인리스 강)속에 넣어 사용한다.
④ 상과 평형
1) 상(Phase)
상(Phase)이란 원자 또는 분자의 집합한 모양의 것으로 계에서 균일한 부분을 말한다. 물질의 상태에는 기체, 액체 및 고체인 3개의 형태가 있는데, 이들을 구성하고 있는 물질을 고려하였을 때, 각각 기상, 액상, 고상이라 한다.
2) 상의 평형
외부로부터의 압력 또는 온도의 변화가 없는 경우 그 계의 상태가 시간에 따라 변화하지 않는 안정된 상태를 평형상태라고 한다.
⑤ Pb-Sn 상태도
상태도란 상태변수에 의해 물질이 어떤 상태로 존재하는가를 표시한 그림으로서, 합금에서는 이를 구성하는 성분의 배합비와 온도에 의해 어떤 상태에 있는가를 나타낸 것이다. 2원계인 경우 횡축에는 조성을, 종축에 온도를 표시하여 각 온도에서 각 조성에 따르는 상태를 차례로 전부 도시하면 임의의 조성을 가진 합금의 여러 온도에서 존재하는 상의 상태를 명백히 알 수 있다.
Pb-Sn 계 합금 상태도
6. 결과
※ 본 실험에 사용된 순금속 Pb의 융점은 327℃, Sn의 융점은 232℃로 한다.
? 합금조성별 시간/온도 냉각곡선을 통해서 변태점을 기록한다. X축을 합금조성, Y축을 온도로 잡고 얻어진 변태점을 plotting 하여 그래프를 그린다.
Pb-(15%)Sn
Pb-(30%)Sn
Pb-(40%)Sn
Pb-(50%)Sn
Pb-(65%)Sn
Pb-(85%)Sn
변태 시작점
275℃
250℃
230℃
205℃
180℃
200℃
변태 종료점
225℃
178℃
180℃
178℃
180℃
183℃
Pb-15%Sn(빨강), Pb-30%Sn(초록), Pb-40%Sn(파랑)
Pb-50%Sn(빨강), Pb-65%Sn(초록), Pb-85%Sn(파랑)
? 변태온도 대 조성 그래프
? 액상온도와 고상온도의 의미
액상온도는 2원계 합금의 응고개시 온도로서 각각의 조성마다의 액상온도를 연결하여 하나의 곡선으로 액상선을 그릴 수 있다. 액상온도보다 위쪽은 균일한 액상만이 존재한다. 고상온도는 응고가 완료되는 온도로 고상온도 역시 각각의 고상온도를 하나의 곡선으로 연결하여 고상선을 얻을 수 있
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/detail.asp?pk=11043172&sid=ddangkung&key=%C7%D5%B1%DD%BB%F3%C5%C2%B5%B5
[문서정보]
문서분량 : 17 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 :
파일이름 : 냉각곡선을 이용한 2원계 합금상태도 작성.hwp
키워드 : 냉각곡선,이용한,원계,합금상태도,작성,냉각곡선을,2원계,합금상태도
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