가열 :
* 확장 : 가열하면 금속이 팽창합니다. 이는 열 에너지가 금속의 원자를 유발하여 더욱 격렬하게 진동하여 평균 거리를 증가시키기 때문입니다. 이 확장은 예측 가능하고 측정 가능하며, 금속 다리에 온도 변화로 인한 손상을 방지하기 위해 확장 조인트가있는 이유입니다.
* 강도와 연성 변화 : 금속이 가열되면 더 부드럽고 연성이됩니다 (쉽게 변형). 증가 된 원자 진동이 금속 원자를 함께 유지하는 결합의 강도를 감소시키기 때문입니다.
* 위상 변경 : 일부 금속은 가열되면 위상 변화를 겪습니다. 예를 들어, 철은 큐리 온도로 알려진 특정 온도에서 강자성에서 상자성으로 변형됩니다.
* 용융 : 금속을 용융점으로 가열하면 고체에서 액체 상태로 전환됩니다. 정확한 융점은 금속마다 크게 다릅니다.
* 화학 반응 : 가열 금속은 또한 화학 반응으로 이어질 수 있습니다. 예를 들어, 철은 고온에서 산소에 노출되면 산화 될 수 있습니다 (녹).
냉각 :
* 수축 : 금속이 식 으면, 그들은 원자의 진동 감소로 인해 수축합니다.
* 강도와 경도 증가 : 냉각은 일반적으로 금속을 강화하고 단단합니다. 이것은 원자가 더 가깝게 정착하여 더 강한 결합을 형성하기 때문입니다.
* 위상 변경 : 냉각은 가열시 발생한 위상 변화를 역전시킬 수 있습니다. 예를 들어, 철은 퀴리 온도 아래에서 냉각 될 때 상자성에서 강자성으로 전환됩니다.
* 응고 : 액체 금속이 동결 지점 아래에서 냉각되면 굳어집니다.
* 열처리 : 어닐링, 템퍼링 및 담금질과 같은 제어 된 가열 및 냉각 공정은 금속의 특성을 수정하는 데 사용됩니다. 이러한 처리는 금속의 내부 구조를 변화시켜 경도, 강도, 연성 및 기타 특성에 영향을 미칩니다.
중요한 고려 사항 :
* 금속 유형 : 가열되고 냉각 될 때 다른 금속은 다르게 행동합니다. 일부 금속은 다른 금속보다 확장 또는 수축이 발생하기 쉽습니다. 특정 금속에는 특정 위상 전이 온도가 있습니다.
* 가열 및 냉각 속도 : 금속이 가열되거나 냉각되는 속도는 최종 특성에 크게 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 빠른 냉각은 더 단단하고 부서지기 쉬운 재료로 이어질 수 있습니다.
예 :
* 철 : 철을 매우 높은 온도로 가열하면 도구 나 구조물로 형성 될 정도로 가단성이 있습니다. 제어 된 냉각은 철을 원하는 강도로 강화시킵니다.
* 구리 : 구리를 가열하면 더 부드럽고 유연 해져서 전선에 쉽게 구부러 질 수 있습니다.
* 알루미늄 : 알루미늄은 비교적 높은 속도로 확장 및 계약을 통해 열 팽창을 고려해야하는 응용 분야에서 유용합니다.
전반적으로, 가열 및 냉각시 금속의 거동은 복잡하고 다양한 요인에 의해 영향을받습니다. 이러한 원칙을 이해하는 것은 엔지니어링에서 야금에 이르기까지 많은 응용에 필수적입니다.
