쇠가 열로 가공이 가능한 생태가 되는 것에 대해 문의 드려요
대장장이 영상을 보니 쇠를 열로 가열하여 가공을 하던데 이렇게 쇠가 열로 인해 기본적인 물성이 바뀌는 현상은 어떻게 과학덕 설명이 가능한가요?
안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.
고온의 철을 두드리는 등의 물리적인 힘을 가하게 되면 분자 구조가 깨지게 됩니다. 다시 이 과정 이후에 온도가 줄어들어 식게 되면 다시 분자 구조가 단단해지는데 이런 동일한 과정을 반복하면서 철을 단련하게 됩니다.
안녕하세요. 이형민 과학전문가입니다.
쇠를 고온으로 지져주면 쇠의 결합이 약해지고 끊어지면서 액체로 변합니다. 이때 형태를 잡아주고 굳혀주면 다시 결합하여 단단해집니다
안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
쇠가 열로 가공되는 현상은 열 역학과 재료 과학의 관점에서 설명할 수 있습니다. 열 역학에서는 열이 물질의 분자 운동을 촉진시키는데 이는 분자 간 거리를 넓히고 결합력을 약화시킴으로써 물질의 상태를 변화시킵니다. 따라서 쇠가 열로 가열되면 분자 간 거리가 넓어지고 결합력이 약해지면서 더 부드러운 상태가 됩니다. 이러한 현상을 재료 과학에서는 열처리라고 부르며 쇠를 열로 가열하여 가공하는 것은 쇠의 물성을 원하는 대로 조절하는 과정입니다. 이를 통해 쇠를 더 단단하게 만들거나 더 유연하게 만들 수 있습니다. 따라서 쇠가 열로 가공될 수 있는 것은 열 역학과 재료 과학의 원리에 따른 자연스러운 현상이라고 할 수 있습니다. 이해에 도움이 되셨길 바랍니다.
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안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
쇠는 온도에 따라 결정 구조가 바뀝니다. 상온에서는 오스테나이트 결정 구조를 가지고 있지만, 가열하면 페라이트, 세멘타이트, 페라이트-세멘타이트 혼합 구조 등으로 변형됩니다. 이때 결정 구조가 바뀌면서 쇠의 강도, 인성, 전성 등 물성이 변화합니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
열은 에너지의 한 형태로, 물질의 분자나 원자의 운동을 촉진시킵니다. 쇠는 주로 철과 탄소로 구성되어 있으며, 열을 흡수하면 분자나 원자의 운동이 증가하게 됩니다.
1. 열팽창: 쇠가 가열되면 분자와 원자들이 더 많은 열 에너지를 흡수하고 운동량이 증가합니다. 이에 따라 쇠는 열팽창이 일어나게 됩니다. 즉, 열에 의해 쇠의 크기와 부피가 확장됩니다.
2. 결정구조 변화: 쇠는 가열에 의해 결정구조가 변화할 수 있습니다. 일반적으로 가열된 쇠는 초기의 체심구조가 단순한 경도 구조에서 더 복잡한 경도 구조로 변화하게 됩니다. 이로 인해 쇠의 경도와 강도가 증가하게 됩니다.
3. 재결정: 가열로 인해 쇠 내부에서 재결정이 발생할 수 있습니다. 재결정은 결정구조의 재배열을 의미하며, 가열로 인해 쇠의 결함이 제거되고 결정의 크기와 모양이 변화할 수 있습니다. 이는 쇠의 강도와 연성을 향상시키는데 도움을 줄 수 있습니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
열 에너지를 공급해주어 내부온도를 높여주게되면, 원자의 운동에너지가 증가하고 원자간 결합력도 약해지면서 가공이 용이해지도록 변화합니다안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
쇠가 열로 인해 기본적인 물성이 바뀌는 현상은 열처리 과정에 의해 발생합니다. 쇠는 열에 노출되면 결정 구조가 변형되고, 분자 간의 상호 작용이 변경될 수 있습니다. 이는 쇠의 경도, 강도, 성질 등을 변화시키는데 영향을 줄 수 있습니다.
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.
쇠를 열로 가열하면 일정온도가 넘어가면 불에 타는게 아니라 녹아 버립니다. 하지만 더 높은 온도를 가하게 되면 실제로 쇠도 탈수 있습니다. 쇠를 가공하는 것은 쇠가 고체에서 열을 받게되면 고체간 결합이 그 열로인해 느슨해져 액체 상태가 되게 되는데 이때 가공 가능한 상태가 되므로 철을 녹여 구부리고 휘는 작업을 통해 원하는 모양을 만들 수 있습니다.
과학적 설명이라 하면 고체->액체 상태로의 변화하기 위해 열을 흡수하는 흡열반응 입니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며, 도움이 되셨다면 '추천'과 '좋아요' 부탁드리겠습니다. 추가로 궁금하신 사항이 있으시면 언제든지 댓글달아주시면 답변 드리겠습니다:)
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.
쇠는 철을 주성분으로 하는 금속입니다. 철은 온도에 따라 다양한 결정 구조를 갖습니다. 상온에서는 α형 철 결정 구조를 갖는데, 이 구조는 강도가 약하고 변형이 쉽습니다. 대장장이가 쇠를 가열하면 α형 철 결정 구조가 γ형 철 결정 구조로 변합니다. γ형 철 결정 구조는 α형 철 결정 구조보다 강도가 강하고 변형이 어렵습니다. 따라서 쇠를 가열하면 강도를 높일 수 있습니다.대장장이가 쇠를 가열한 후 물을 뿌려 급냉하면 γ형 철 결정 구조가 마르텐사이트 결정 구조로 변합니다. 마르텐사이트 결정 구조는 γ형 철 결정 구조보다 더욱 강도가 강하고 단단합니다. 따라서 쇠를 담금질하면 강도와 단단함을 극대화할 수 있습니다.
이러한 쇠의 물성 변화는 철의 결정 구조 변화에 기인합니다. 철의 결정 구조는 온도에 따라 변할 수 있으며, 이러한 변형은 쇠의 물성에 영향을 미칩니다.
대장장이는 이러한 쇠의 물성 변화를 이용하여 다양한 도구와 무기를 만들었습니다. 예를 들어, 칼을 만들 때는 쇠를 가열하여 강도를 높이고, 이후 담금질하여 단단함을 높입니다. 또한, 쇠를 망치로 두드려 가공함으로써 결정 구조를 조절하여 원하는 물성을 얻습니다.
쇠의 열처리는 현대 산업에서도 널리 사용되고 있습니다. 자동차, 항공기, 조선 등의 산업에서 쇠의 강도와 내구성을 높이기 위해 열처리를 사용합니다.
안녕하세요. 정준민 과학전문가입니다.
쇠가 높은 온도에서 가열되면 유연성이 증가해 모양을 바꿀수 있답니다.
금속의 원자 구조와 금속 결합의 특성 때문에 유연성이 생기는거죠
열을 받으면 분자가 멀어지기때문이죠
