안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
금속 내부는 원자들이 규칙적으로 쌓인 작은 결정 알갱이들이 모자이크처럼 붙어 있는 구조예요. 금속의 성질은 이 알갱이의 크기와 내부 결함 상태에 따라 결정되는데, 가공은 바로 이걸 바꾸는 작업이에요.
두드리거나 늘리는 가공을 하면 결정안의 원자 배열이 어긋난 부분, 즉 전위라는 미세한 결함이 폭발적으로 늘어나요. 그런데 이 결함들이 서로 뒤엉키면서 오히려 원자층이 미끄러지기 어려워져요. 실이 엉키면 잘 안풀리는 것처럼요. 그래서 철사를 반복해서 구부리면 그 부분이 단단해지다가 결국 부러지는데, 이게 가공경화라는 현상이에요. 단단해진 대신 잘 깨지는 성질로 바뀐거죠.
반대로 열을 가하면 원자들이 활발히 움직이면서 엉킨 결함이 풀리고 결정이 새로 자라나요. 뭉친 어깨를 찜질로 풀어주는 것과 비슷ㄱ해서, 단단했던 금속이 다시 무르고 잘 늘어나는 상태로 돌아와요. 대장장이가 칼을 두드리다 불에 넣기를 반복하는 게 바로 굳히기와 풀기를 오가며 조직을 다듬는 과정이에요. 또 결정 알갱이를 잘게 쪼갤수록 알갱이 경계가 많아져 변형이 전달되기 어려워지니 강하면서도 질긴 금속이 되구요.
같은 금속이라도 결함을 쌓느냐 풀어주느냐, 알갱이를 키우느냐 쪼개느냐에 따라 전혀 다른 재료가 된다는게 포인트에요 :)