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1[제강기능장 필기] 02년 1회차
용철에서 질소의 용해도는 질소의 분압(Pn2)과 질소의 활동도 계수에 미치는 제3원소의 영향(fn(J))에 달라진다. 다음의 설명 중 옳게 표현된 것은?
1
용해도는  에 비례하여 증가하고 용해도를 증가하는 원소들은 fn(J)를 높인다.
2
용해도는 Pn2에 비례하여 커지고 용해도를 증가하는 원소들은 Fn(J)를 감소한다.
3
용해도는  에 비례하여 증가하고 용해도를 감소하는 원소들은 Fn(J)를 높인다.
4
용해도는 Pn2에 비례하여 커지고 fn(J)를 높이는 원소들은 용해도를 감소한다.
해설

질소 용해도는 질소 분압의 제곱근에 비례하고, 용해도를 낮추는 원소일수록 활동도 계수 fN을 크게 한다는 설명이 옳다.

질소는 분자가 원자로 해리되어 녹으므로 12N2→[N]\tfrac{1}{2}\mathrm{N_2} \rightarrow [\mathrm{N}] 평형에서 시버트(Sievert) 법칙 [%N]=KPN2[\%\mathrm{N}]=K\sqrt{P_{\mathrm{N_2}}}가 성립한다. 분압 자체가 아니라 그 제곱근에 비례한다는 점이 핵심이다.

제3원소의 영향은 [%N]=KPN2fN[\%\mathrm{N}]=\dfrac{K\sqrt{P_{\mathrm{N_2}}}}{f_{\mathrm{N}}}로 나타내므로 fN이 커질수록 용해도는 작아진다. 즉 C·Si처럼 질소 용해도를 감소시키는 원소가 fN을 높이고, Cr·Mn·V처럼 용해도를 늘리는 원소는 fN을 낮춘다.

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