금속 조직 관찰 실험보고서

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목차

목차


Ⅰ. 서론

1. 실험 목적

2. 실험 도구

3. 관련 이론

⑴알루미늄이란
⑵금속의 응고
⑶알루미늄 합금의 응고조직
⑷알루미늄의 소개
⑸알루미늄의 성질
⑹알루미늄의 용도
⑺



Ⅱ. 본론

6. 실험 방법

7. 실험 주의사항

8. 실험 결과


Ⅲ. 결론

9. 고찰

본문내용

합물이 산재하고 있는 내열합금이다. 3원화합물들이 열처리에서 석출경화 한다. 열처리는 510～530℃ 온수중에 냉각한 후에 약 4시간 상온시효 시키거나 인공시효인 경우 100～150℃에서 한다. 고온강도가 커서 피스톤, 실린더 헤드에 이용된다.
② 로오 엑스(LO-EX)
- 이 합금은 low expansion이라고 하는 의미를 갖고, 따라서 열팽창이 적고, 내열성이 우수하여 피스톤 재료에 널리 사용된다. 조성은 Si 12～14%, Cu 1.0%, Mg 1.0%, Ni 2～2.5%를 갖는 특수 실루민으로 Na 처리를 한다.
③ 코비탈리움(cobitalium)
; Y합금의 일종으로 Yi와 Cu를 0.2% 정도씩 첨가한 것으로 피스톤에 사용된다.
④ 다이캐스트용 합금
; 유동성이 좋고 1000℃ 이하의 저온 용융 합금이며, Al-Cu계, Al-Si계 합금을 사용하여 금형에 주입시켜 만든다.
합금 종류
특성 및 용도
Al-Cu 계
Cu 8% 첨가
주조성, 절삭성 우수
고온 메짐, 수축 균열 발생
Al-Si 계
실루민이 대표적 합금
주조성 좋으나 절삭성이 불량
열처리 효과 없고 개량처리로 성질을 개선
개량처리
* Si의 결정을 미세화 시키기 위해서 특수 원소를 첨가
* 금속 Na, F(불소), P, 등 첨가
로엑스합금
* Al-Si에 Mg첨가
* 내열성 우수, 열팽창이 적다
* 내연기관의 피스톤에 사용
Al-Mg계
Mg 12% 이하
열처리에 의해 시효경화하여 강도 연신율 향상
주조성 떨어지나 내해수성 우수
선박용, 화학 공업용 부품
하이드로날륨
* 4-7%Mg, 0.5%Mn 첨가
* 주조성, 내열성 나쁨
* 내식성 우수
Al-Cu-Si 계
라우탈이 대표적
Si 첨가로 주조성 향상
Cu 첨가로 절삭성 향상
Y 합금
4%Cu, 2%Ni, 1.5%Mg 함유
고온강도 우수(250℃에서 상온의 90% 유지)
열팽창계수 작음
적열메짐 없음
실린더, 피스톤
다이캐스팅용 합금
유동성 우수
Al-Cu, Al-Si계 합금을 사용하여 금형에 주입
(5) 두랄루민(duralumin)
① 두랄루민
- 두랄루민은 대표적인 단련용 Al합금으로 주성분은 Al-Cu-Mg-Si이다. 이 합금의 특성은 700～800℃의 주조에서 생긴 조직을 고온가공으로 430～470℃에서 단련하여 주조조직을 없앤 후 500～510℃에서 담금질하고 시효경화시킨다. 이 합금의 기계적 성질은 풀림한 상태에서 인장강도 18～25㎏/㎟, 연신율 10～14%, 브리넬경도 40～60 정도이나 이것을 500℃에서 수중에 담금질한 후 상온에서 2～4시간 시효경화키킨 것은 인장강도 30～45㎏/㎟, 연신율 20～25%, 브리넬경도 90～120이 되어 0.2% C의 탄소강의 기계적 성질과 유사하다. 두랄루민의 성분중에서 시효경화에 필요한 것은 Cu, Mg, Si 등이다. 두랄루민은 비중이 약 2.79이므로 단위중량당 강도는 연강의 약 3배이다. 따라서 가볍고 고강도인 것이 특징이다. 항공기, 자동차, 운반기계 등에 사용된다. 두랄루민중에 함유된 Cu는 CuAl2라는 화합물을 만들고 Mg와 Si는 Mg2Si가 된다. 그러므로 Al의 고용체와 CuAl2, Mg2Si 등의 3상이 중요한 역할을 한다. 두랄루민은 담금질 직후에는 경화되지 않으나 가공하여 가공경화를 일으키면 경화되므로 인장강도가 더욱 증가한다. 이 점이 강의 담금질성과는 다른 것이다. 또한 -80℃의 저온에서도 기계적 성질이 저하되지 않는 특성이 있다.
② 초두랄루민(super duralumin)
- 초두랄루민은 인장강도 50㎏/㎟ 이상의 두랄루민을 의미한다. 보통의 두랄루민에서 Si양을 감소시키고 Mg양을 다소 증가시킨 것이다. 초두랄루민은 고용체와 CuAl2 및 Al13Cu7Mg8으로 된 3원의 상으로 형성되고 이 상들이 시효경화의 원인이 된다.
③ 초강두랄루민(extra super duralumin)
- 초강두랄루민은 54㎏/㎟ 이상의 두랄루민을 의미한다. Al-Mg-Zn계를 주체로 하나 균열방지를 목적으로 Mn(1% 이내)을 소량 첨가한다. Al에 Zn 8～10%, Cu 2%를 넣은 이 합금에 Mg 2～3%를 첨가함으로서 시효경화에 의하여 고강도를 갖는다.
7. 알루미늄 열처리 및 경화
고용체화 처리
완전한 고용체가 되는 온도까지 가열하였다가 급냉해 과포화고용체로 만드는 방법
인공시효 처리
과포화 고용체를 120-200℃로 가열
과포화 성분을 석출시키는 방법
풀림
과포화 처리온도와 인공시효온도의 중간까지 가열
석출된 미립자를 고용시키고,
잔류응력을 제거하여 재질을 연화시키는 방법
시효경화
두랄루민이 대표적인 합금
500℃에서 용체화 처리 후 상온에서 방치하면 시간이 경과함에 따라 경화
150-170℃로 가열하면 경화현상 촉진
석출경화
급냉에 의해 과포화로 고용된 탄화물, 복탄화물 또는 화합물이 시효에 의해 미립자로 석출되어 경화하는 현상
석출경화 일으키는 화합물 : CuAl2, Mg2Si
8. 미국 ASTM 알루미늄의 합금명
; ASTM(American Society for Testing Masterials)기호는 영자와 숫자에 의해 주요첨가원소의 종류와 양을 나타내고 있다. 첨가원소의 종류를 나타내는 영자에는 다음의 약호가 사용되고 있다.
C : Cu(동), S : Si(규소), G : Mg(마그네슘), N : Ni(니켈)
첨가량을 나타내는 숫자는, 표준첨가량(%)을 대개 사사오입한 정수를 사용하고 있다.
주요첨가원소가 2종이상의 경우는 우선 첨가량이 많은 순으로 약호를 쓰고, 그 후에 첨가량을 첨가원소의 순으로 쓰고 있다. 최후에 A ～ C를 붙이고 있지만, 이것은 A가 근본으로 B이하는 A가 파생한 것을 나타내고 있다.
예를 들면 C4A는 Cu 약 4%를 갖는 것, SN 112A 는 Si 약 12%를 갖는 것을 나타내고 있다.
따라서 ASTM 기호는 그 기호에서 첨가원소의 종류와 대개의 양을 알 수 있으므로 그 점에서는 편리한 기호이다.
▷기타
미국 SAE (Society for Automobile Engineering)
영국 BS (British Standards)
독일 DIN (Deutsche Industrie Normen)

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