단금질이 쇠를 강하게 만드는 원리는 무엇인가요?

Question

몇해전 유튜브에서 일본도를 제작하는 과정을 보았습니다. 일정량의 금속을 여러번 접어서 두드리고 단금질을 하는 과정을 반복하는 것을 볼 수 있었는데요. 단금질이 어떻게 쇠를 강하게 만드는지 알고싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

쇠를 계속해서 담금질하는 이유는 철을 녹였다가 급속히 냉각을 시키는 과정에서 쇠(철)의 분자구조가 더욱 조밀(서로간 가까워짐)해지면서 단단해지고 견고해지기 때문입니다. 또한 담금질 과정에서 쇠를 망치로 때리는 것도 쇠를 더 밀도있고 단단히 만드는 과정인 것이죠. 그래서 담금질 과정을 거친 쇠는 그렇지 않은 쇠보다 더 단단하고 강도가 있습니다.

도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.

Answer 2

담금질은 철의 상태를 바꿔서 단단하게 만듭니다.

물이나 기름으로 철을 급격하게 냉각하고 가열하면, 철 내부의 결정질이 변화합니다.

이때 결정질이 경도가 높은 Martensite 강철이 되어 딱딱해지게 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

물로 뜨거운 철을 급격하게 냉각하면 보통 상온에서 천천히 만들어지는 강인 펄라이트 조직 대신,

철 내부의 결정질이 변화하면서 경도가 높은 마르텐사이트 강이 탄생하게 됩니다.

즉, 철의 조직 상태를 바꿔서 단단하게 만드는 것입니다.

감사합니다.

Answer 4

안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.

일반적으로 우리가 말하는 철은 탄소강입니다.

즉 철에 소량의 탄소가 들어가 있는 상태 인데.. 이러한 탄소강의 경우 두가지 상 (조직이라 하죠)을 가지고 있습니다.

어려운 건 빼고 쉽게 말씀을 드리면 높은 온도에서는 오스테나이트라는 조직을 갖게 되고 낮은 온도에서는 펄라이트라는 조직을 갖게 됩니다.

즉 탄소강을 서서히 온도를 높이면 펄라이트에서 오스테나이트라는 조직으로 변화하게 되고 다시 온도를 서서히 낮추면 오스테나이트도 펄라이트가 되게 됩니다.

그러나 온도를 높여 조직이 오스테나이트가 된 상태에서 급속히 온도를 낮추게 되면

조직은 미쳐 펄라이트로 변화되지 못하고 오스테나이트 상태로 남게 되는데..

이놈이 라이트 보다는 딱딱하고 단단하다고 보시면 됩니다.

물론 담금질이 되어 있는 탄소강을 온도를 높였다가 서서히 낮추면 다시 펄라이트가 됩니다.

그냥 일반 탄소강이 되는 거지요..

정리 드리면 담금질 (고온에서 낮은 온도로 급속히 온도를 낮춤) 으로 인하여

상온에서 형성 되는 조직이 아닌 고온의 조직을 남겨 놓는 것입니다.