하부베이나이트, 하스텔로이, 하프늄, 합금....

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하부베이나이트[lower bainite]

강의 베이나이트변태에 있어서 350℃ 이하의 마르텐사이트변태 온도에 가까운 영역에서 생성시킨 베이나이트조직. 상부베이나이트가 오스테나이트*에서 직접 석출한 탄화물에 의한 것에 대해, 하부베이나이트는 과포화페라이트에서 석출한 탄화물에 의한 것으로, 현미경적으로는 흑색 침상(針狀)으로 보이는 조직. 비교적 단단하다.

 

하스텔로이[hastelloy]

대표적 Ni기내열합금으로 다품종이 있다. 이 중에서 하스텔로이 A(Ni-Mo-Fe계), B(Ni-Mo-Fe-Co계), C(Ni-Mo-Cr- Fe계)는 염산, 비등황산 등의 내식성에 우수하여 화학약품공업용의 각 부품, 장치용에, 하스텔로이 X(Ni-Cr-Fe-Co-W계)는 내열성도 높은데, 특히 가스터빈, 연소기 등에 많이 쓰인다. 일본에서는 하스텔로이 B, C, X 등이 시장성이 높다.

 

하프늄[hafnium] 

회색, 육방정구조(c/a=1.5811)의 금속원소. 원소기호 Hf, 원자번호 72, 원자량 178.5. 녹는점 2231℃. 밀도 13.31g/cm3(20℃). 지르콘(ZrO2․SiO2)이나 바데라이트(ZrO2) 등 모든 지르코늄광석에 소량 함유되어 있으나, 지르코늄과 화학적성질이 매우 비슷하기 때문에 상호의 분리가 어렵다. 메틸이소부틸케톤 용매추출에서 분리한 후 암모니아 침전시킨 것을 배소하여 산화하프늄으로 한다. 이것을 마그네슘 환원하여 스펀지상(狀)의 하프늄이 얻어진다.

전구의 필라멘트나 방전관의 전극에 쓰인다. 큰 특징으로서 중성자흡수율이 매우 크므로 핵분열제어제에 쓰인다. 화학적성질은 매우 유사하나 Zr은 중성자흡수율이 매우 작아 핵연료봉의 피복재로 사용된다.

 

함동실루민[copper silumin]

실루민(합금원소의 주성분이 Si인 Al- Si계합금)은 인장강도가 낮은 결점이 있기 때문에, 여기에 Cu를 첨가(열처리에 의해 강화가능)하고 기계적성질을 개선시킨 것을 함동실루민이라고 한다. 가주성(可鑄性)이 좋고 복잡한 형상의 주물에 쓰이고 있다. Si 11~13.5%, Cu 0.7~0.9%, Mn 0.2~0.4%, 나머지 Al.

 

합금[alloy]

2종류 이상의 원소가 혼합되어 있는 금속의 총칭으로, 협의로는 금속적성질을 나타내는 고용체인 것을 말한다. 금속에 대한 용어로 금속원소를 주성분으로 하고, 여기에 금속원소를 첨가한 재료를 각각 주요 금속원소의 이름을 붙여서 철합금, 구리합금 등으로 부른다.

 

합금강[alloy steel]

특별한 성질을 부여할 목적으로 철강재료에 첨가되는 원소를 합금원소라고 하는데, 탄소 이외의 합금원소를 어느 양 이상 첨가한 강을 합금강으로 부르고, 그 밖의 강을 탄소강으로 부른다. 합금강임을 규정하는 그러한 첨가량의 값은 나라에 따라 다소 차이가 있다. 그 때문에 국제적으로는 예를들면 ISO(국제표준화기구)에 의한 규정이나 관세협력이사회의 규정 등이 있다. 후자에 의하면 합금강은 이하의 모든 조건을 만족하는 것으로 되고 있다(어느 것이나 mass%).

Al≧0.3%, B≧0.0008%, Cr≧0.3%, Cu≧0.4%, Pb≧0.4%, Mn≧1.65%, Mo≧0.08%, Ni≧0.3%, Nb≧0.06%, Si≧0.6%, Ti≧0.05%, W≧0.3%, V≧0.1%, Zr≧0.05%, 기타(S, P, C, N을 제외)≧0.1%

또 ISO에서는 합금원소의 총량이 5mass 이하인 것을 저합금강, 10mass%를 넘는 것을 고합금강, 이들의 중간을 중합금강으로 하고 있다.

 

항복[yielding]

물체가 소성변형을 시작하는 것. 물체의 변형을 계측하는 정밀도에 따라 물체의 소성변형 개시시 판단이 좌우된다. 여기서 하나는 내력이라는 척도로 물체의 항복강도를 정의하는 입장, 또 하나는 하중-변위관계에서 현저한 현상을 마크하여 그것을 항복의 척도로 하는 입장이 있다. 전자의 척도로서 보통 사용되는 것은 0.2%내력이다. 이것은 단축인장시험에 있어서 제하했을 때 0.2%의 소성신장이 남는 응력값이다. 실제로는 하중-변위곡선을 이용하여 결정하고 있다. 후자는 소성변형이 현저히 시작될 때 하중-변위곡선에 확실히 한 굴곡, 응력의 저하나 정체 등을 볼 수 있는 경우의 정의이다. 굴곡점의 응력을 항복점응력, 응력의 저하가 있을 때는 그 이전의 극대응력을 상항복점, 저하 후의 극소응력을 하항복점이라고 칭하고, 응력이 정체되어 있는 사이의 신장을 항복점신장으로 칭한다. 내력에 의한 항복강도의 정의는 면심입방정의 비금속재료, 항복점응력에 의한 정의는 미리 소성변형을 받은 재료, 상․하항복점은 저탄소강의 탄성소성 환이(還移)의 정의에 각각 적용된다.

 

항온변태[isothermal transformation]

오스테나이트를 Ae1점(727℃∶공석선) 이하의 특정온도로 급냉하고, 그 온도로 유지하여 일으키는 변태. 공석조성의 강(~0.75%C)에 대해 살펴보면 A1점 직하에서는 변태에 약간 시간이 걸리고 ~550℃에서 가장 변태가 빠르게 시작되고 끝난다. 급냉온도의 저하와 함께 또 변태시간은 늦지만 급냉온도가 바로 내려가서 ~200 ℃까지 낮아지면 마르텐사이트변태로 이행한다.

종축을 온도, 횡축을 시간으로 두어 변태의 개시․종료시간을 플롯한 것이 항온변태곡선이다. 상술한 변화가 S자형으로 되므로 이것을 S곡선으로 부르는데, 내용적으로는 TTT곡선이라고 한다.

 

항자력[coercive force]

보자력이라고도 한다. 일단 포화까지 자화한 후 역방향의 자기장을 가하여 처음 방향의 자화가 제로로 되는데 요하는 자기장의 세기를 말한다. 자화곡선(B-H루프)에서 제2상한(象限)에서 제3상한으로 횡축을 끊는 점에 대한 자기장의 크기. Hc로 표시한다. 고자화율(연질) 자성재료에서는 가능한 작을 것, 영구자석(경질자성)재료에서는 가능한 큰 것이 요망된다. 석출물에서 형태에 이방성이 있어 그 방향 및 크기가 모인 조직을 만들고, 자벽이동을 막으면 커진다.

해면철[sponge iron]

철광석 또는 사철(砂鐵)을 용융온도 이하로 가열(1000~1100℃)하고, 환원제(목탄, 수소, 천연가스 등)를 사용하여 환원으로 얻어지는 다공질해면상의 철로, 환원철(reduced iron)이라고도 한다. 유해불순물이 적고 품질이 일정한데, 특히 천연가스자원의 풍부한 지역에서는 다른 이점을 살려서 고로(高爐)에 의한 재래식의 고온환원제철법에 대신하는 방법으로서 장래성이 기대되고 있다. 또 사철에서 제조된 해면철은 그 품질면에서 유해불순물이 적은 이점을 살려 고속도강 등 주로 공구강과 같은 고급특수강의 원료에도 많이 사용되고 있다.

 

핵분열[nuclear fission]

주로 우라늄(U), 플루토늄(Pu), 토륨 (Th)과 같은 무거운 원소의 원자핵이 거의 같은 정도의 질량을 가진 2개의 원자핵으로 분열하는 현상을 말하고, 235U가 열중성자에 의해 핵분열하면 질량수~90과 ~140인 원자가 생긴다. 이 때 발생하는 약200MeV인 에너지의 대부분은 이들 핵분열생성물의 운동에너지로 방출된다. 초우라늄원소 중 어느 종의 핵종에서는 252Cf와 같이 자연발화분열을 일으키는 것도 있다.

 

핵분열생성물[fission product]

무거운 원소의 원자핵이 분열했을 때 처음 원자핵의 거의 반분보다 약간 큰 질량(질량수~140)을 가진 원자핵과 약간 작은 질량(질량수~90)을 가진 원자핵으로 분열한다. 이것을 핵분열편(核分裂片∶fission fragment)이라고 하고, 이들을 총칭하여 핵분열생성물(fission product)이라고 한다. 그 원자번호는 30(Zn)에서 65(Tb), 질량수는 72에서 167 사이에 분포하고 있다. 핵분열생성물의 대부분은 방사성핵종으로 주로 β붕괴에 의해 β선, γ선을 방출하면서 안정핵종으로 이행한다. 방사성의 핵분열생성물이 밖으로 누출되지 않는 것이 원자력 안정상 가장 중요한 요청이다.

 

핵연료[nuclear fuel]

핵분열의 연쇄반응을 일으켜서 그 결과로 생기는 에너지나 방사선을 이용하는 것이 원자로이지만, 원자로 중에서 중성자를 흡수하여 핵분열을 일으키는 것이 핵연료이다. 열중성자에 대해 핵분열의 확률이 큰(즉 핵분열단면적이 큰) 핵종인 233U, 239Pu, 241Pu 중 어느 것을 적어도 하나 포함한다. 초기의 원자로에서는 금속우라늄이 쓰이는 경우가 많았으나, 현재 동력로의 중심이 되고 있는 경수로는 이산화우라늄을 이용하고 있다. 이 밖에 예를들면 U-Pu혼합산화물(uranium-plutonium mixed oxide∶약칭 MOX), Th-U혼합산화물 또는 탄화물, 질화우라늄 등이 쓰이고 있다.

 

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