단조로 칼을 제조시 뜨거운걸 차가운물에 담그는데?

Question

대장간에서 달궈진 쇠를 망치로 두들기고

차가운물에 담구는걸 반복하는걸 봤는데요

물에 담구면 강해지는건가요?

어떤원리 인지 궁금합니다

Answer 1

안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.

물에 담그는 것이 쇠를 강화시키는 것은 아니지만, 대장간에서 달궈진 쇠를 냉각하는 과정에서 일어나는 변화 때문에 강해진다는 것이 일반적인 생각입니다.

대장간에서 쇠를 달구어 가열시키면 그 구조 내의 결정 구조가 변화하고, 불규칙한 모양으로 바뀝니다. 이러한 구조 변화로 인해 쇠는 단단해지지만, 동시에 매우 부서지기 쉽습니다. 그래서 대장간에서 쇠는 일반적으로 달궈지고, 그 다음 빠르게 냉각시켜서 양호한 성질을 갖도록 만듭니다.

물에 담그는 것은 달궈진 쇠를 냉각시키는 과정입니다. 즉, 냉각하면 쇠가 초기 상태로 돌아가는 것이 아니라 달궈진 상태에서의 구조가 고정됩니다. 따라서 쇠는 달궈진 상태에서의 강도를 유지하면서 냉각됩니다.

결론적으로, 대장간에서 달궈진 쇠를 차가운 물에 담그는 것은 쇠의 구조를 안정화시키고, 단단한 성질을 갖도록 만드는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

충분히 가열하여 변태점이상으로 온도가 올라간 금속을 물이나 기름등에 담가 급격히 냉각시키는 행위로 담금질이라고 합니다

담금질은 강도와 경도를 올리기 위한 목적으로 하며 철제 냉병기를 제작할 경우 핵심이 되는 부분입니다

철을 가열하면 선홍색으로 변하는데 이 상태의 철을 오스테나이트강 이라 부르고 이 상태로 자연스럽게 식으면 노멀라이징으로 소르바이트 조직이 됩니다 물이나 기름 등으로 급격하게 냉각하면 통상의 상온 강인 펄라이트 조직 대신에 철 내부의 결정질이 변하면서 경도가 높은 마르텐사이트 강이 탄생하게 됩니다

한마디로 철의 조직을 바꾸어 단단하게 만드는 겁니다

Answer 3

안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.

칼 제조 과정에서 뜨거운 칼날을 찬 물에 담그는 과정은 "경화(tempering)" 과정이라고 부릅니다. 이 과정은 칼날에 내부 응력을 제거하고, 칼날의 강도와 탄성을 조절하기 위해 수행됩니다.

뜨거운 칼날을 찬 물에 담그면, 칼날의 표면 온도가 급격히 낮아지게 되면서 내부 응력을 제거합니다. 이렇게 하면 칼날의 변형을 방지하고, 칼날 내부의 결함을 최소화할 수 있습니다. 또한, 칼날의 표면과 내부 강도를 조절하기 위해 특정한 물질을 첨가하여 담그기도 합니다.

이 과정에서 칼날의 강도와 탄성을 조절하는 원리는 강의 조성과 구조에 기인합니다. 찬 물에 담그는 속도, 담그는 물의 온도, 담그는 시간 등도 영향을 미치며, 이러한 변수들을 적절하게 조절하여 원하는 강도와 탄성을 얻을 수 있습니다. 이렇게 경화 과정을 거친 칼은 내구성과 품질이 향상되어, 오랜 사용에도 끊임없이 예리한 상태를 유지할 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

금속의 강도와 경도를 높이기 위함입니다.

금속을 가열하여 급랭하게 되면 성질이 단단해집니다. 이런 과정을 담금질이라 합니다.

다만 담금질을 하게 되면 단단해지는 대신 깨지기 쉬워집니다.

Answer 5

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 달궈진 쇠를 차가운 물에 담그는 과정은 열처리와 냉각처리의 연속으로, 이를 열처리 경화(Quenching)이라고 합니다.

이 과정에서 물의 냉각 효과는 매우 중요합니다. 열처리된 쇠를 물에 담그면 쇠의 격자 구조가 변형되면서 고정화되기 때문에 물에 담구면 쇠가 강해지는 효과가 있습니다.

이는 물의 높은 열전도성 때문에 물 분자가 쇠 표면으로 빠르게 이동하면서 열을 흡수하고, 그 결과로 쇠의 온도가 급격히 낮아지는 것이 원리입니다. 이에 따라 쇠의 격자 구조가 고정화되면서 단단해지고 강도가 증가합니다.

이러한 열처리 경화 방법은 금속 제조 과정에서 많이 사용되는데, 강철과 같은 금속의 강도를 높이기 위해 많이 활용됩니다.