금속을 섞어서 만든 합금이 원래 금속보다 더 단단해지는 이유가 뭔가요?

Question

철이랑 크롬을 섞어서 스테인리스강을 만들면 녹이 안 슬뿐만 아니라 더 단단해진다고 하는데요 그런데 금속끼리 섞으면 왜 더 단단해지는 걸까요? 오히려 순수한 금속이 더 단단할 것 같은데 말이에요 구리랑 주석을 섞어서 청동을 만들어도 더 단단해진다고 하잖아요 이게 어떤 원리인 건가요?

Answer 1

금속의 경우 자신만의 독특한 구조를 이루고 있습니다.

순금속의 경우 일정한 구조를 지니게 되어 있죠.
그러다 보니 어떤 방향은 잘 파괴가 일어나는 곳이 있고 그렇지 않는 곳이 잇죠.

하지만, 합금의 경우에는 기존의 금속 구조에 새로운 물질이 첨가되면서
새로운 금속구조를 만들게 되죠.

그리고, 이 새로운 금속구조는 기존금속 구조보다 더욱더 복잡하거나, 방향성을 더욱더 복잡하게 지니게 되어, 어느 한 방향으로 깨질 확률을 무지하게 낮추게 됩니다.
((합판을 쌓을때 그 결을 다르게 해서 쌓는 것을 상상하시면 됩니다.))

금속공학적관점으로 설명하면
금속은 '전위'의 이동으로 인해도 파괴가 일어나거나 변형이 발생됩니다. 하지만, 합금은 '전위'의 이동을 방해하는 조건이 늘게 되어서 훨신 단단해 지게 되는 거죠.

Answer 2

금속을 섞어 만든 합금이 더 단단해지는 이유는 고용강화 때문이에요. 다른 금속 원자가 들어오면 금속의 격자가 변형되고, 이로 인해 내부 구조가 전위 이동을 방해해 강도가 높아져요. 예를 들어, 철에 크롬을 섞으면 스테인리스강처럼 더 단단하고 녹에 강한 합금이 됩니다.