재료(철강, 비철)금속의 분류

소개글

재료(철강, 비철)금속의 분류에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 철합금
- 강
--저탄소강
--중탄소강
--고탄소강
--스테인레스강
- 주철

2. 비철합금
- 구리와 그 합금
- 알루미늄과 그 합금
- 마그네슘과 그 합금
- 티타늄과 그 합금
- 고용융점 금속
- 초합금
- 귀금속

본문내용

흑연 상은 여기서도 형성되지만 그 형태는 박편의 모양 대신에 구상의 형태를 갖는다.
이러한 합금을 구상 주철 혹은 연주철이라고 한다. 구상 주철의 미세구조를 그림 11.3b 에
나타내었다. 이러한 입자를 둘러싼 기지상은 열처리 조건에 따라 펄라이트나 혹은 페라이트이다(그림 11.5) 일반적으로 주조된 상태의 구조는 펄라이트이다. 그러나 700℃(1300F)에서 장시간
열처리하면 그림과 같은 페라이트 기지가 만들어진다. 주조물은 표 11.5에서 보는 바와 같이
회주철에 비해 단단하고 훨씬 연성이 좋다. 실제로 연주철은 강에 상응하는 기계적 특성을 갖고 있다. 예를 들어 페라이트 연주철은 380~480MPa(55,000~70,000 psi)의 인장강도와 10~20%의 연성을 갖는다. 이러한 재료의 대표적인 응용은 밸브, 펌프 동체, 크랭크축, 기어, 그리고 자동차,
기계 부품 등을 들 수 있다.
백주철과 가단 주철
낮은 실리콘 농도의 주철(1.0 wt% 미만)의 급속 냉각으로, 그림 11.5에서 보는 바와 같이 대부분의 탄소는 흑연 대신에 시멘타이트가 생성된다. 이러한 합금의 파단면은 백색의 외관을 띠는데, 이에 따라 백주철이라고 부른다. 그림 11.3c 는 백주철의 미세구조를 나타내는 광학현미경 사진이다. 두꺼운 부위는 주조 공정중에 급랭된 표면층에 생성된 백주철이다. 회주철은 더욱 느리게
냉각되는 내부 영역에서 생성된다. 많은 양의 시멘타이트 상으로 인하여 백주철은 실제적으로
기계 가공이 불가능할 정도로 매우 강하고 취성이 높다. 백주철의 응용은 매우 강하고 내마모성이 강한 표면을 필요로 하여 높은 연성이 필요하지 않은 분야에 국한된다. 한 예로 압출기의 롤러를 들 수 있다. 일반적으로 백주철은 또다른 주철, 즉 가단 주철 생산의 중간 과정으로 사용된다.
백주철을 800~900℃(1470~1650F)에서 장시간 동안 중화 분위기(산화를 막기 위해)에서 가열하면
시멘타이트가 분해되어 흑연을 만들며, 그림 11.5과 같이 흑연 상은 냉각 속도에 따라 페라이트 혹은 펄라이트 기지 내에 응집형 혹은 장미형으로 존재한다. 그림 11.3d는 페라이트 가단 주철의 현미경 사진이다. 미세구조는 구상주철(그림 11.3b)과 비슷하며 상대적으로 높은 강도와 상당한 연성을 갖는다. 몇 가지의 대표적인 기계적 특성을 표 11.5에 나타내었다. 대표적인 응용 분야는 연결축, 자동차의 변속 기어, 기차, 잠수함 등의 중장비에 사용되는 플랜지, 파이프 이음쇠, 밸브 부품 등을 들 수 있다.
② 비철 합금
- 강과 그 밖의 철 합금은 매우 광범위한 기계적 성질을 가지고 있으며 생산하기 쉽고 저렴하여 다른 합금과 비교될 수 없을 정도로 많이 소비된다. 그러나 이들 합금은 다음과 같은 몇 가지 중요한 단점을 가지고 있다. (1) 상대적으로 높은 밀도, (2) 낮은 전기 전도도 (3) 일상적 분위기
하에서의 낮은 내부식성 등이다. 따라서 많은 응용 분야에서는 더 이상적인 성질을 갖는 다른
합금이 유리하거나 사용되어야 한다. 합금계는 기본 금속의 종류 또는 합금군이 갖고 있는 특성에
따라 분류된다.
때때로 주조 합금과 단조 합금을 명확히 구분할 필요가 있다. 합금이 너무 취성이 높아 성형과 가공을 위한 적절한 소성변형이 불가능한 경우를 주조 합금이라 하고 반면에 기계적 소성변형이 가능한 경우를 단조 합금이라고 한다.
또한 합금계의 열처리 가능성이 흔히 언급된다. “열처리가 가능하다”는 것은 합금이 열처리에 의한 석출 경화 또는 마르텐사이트 변태 등을 통하여 기계적 강도가 향상 될 수 있다는 것을 의미한다.
구리와 그 합금
- 원하는 물성을 갖도록 제조된 구리와 구리 기지 합금은 다양한 분야에 사용되고 있다.
순수 구리는 매우 연하고 연성이 높아 기계 가공이 어렵고 거의 제한이 없을 정도의 냉간 가공
능력을 갖는다. 또한 대기, 해수, 산업 화학물 등의 다양한 외부 환경에 대해 높은 내부식성을
갖는다. 기계적 혹은 내부식성 성질은 합금화에 의해 향상될 수 있다. 대부분의 구리 합금은 열처리 공정에 의해 경화나 강화되지 않는다. 따라서 냉간 가공과 용질화 합금처리로써 기계적 성질을 개선한다.
가장 흔한 구리 합금은 아연이 치환형 불순물로 합금화된 황동이다. 구리-아연의 상태도에서 보는 바와 같이 α상은 대략 35 wt% Zn의 농도까지 안정하다. 이 상은 FCC 결정구조를 갖고 있으며
α황동은 연하고 연성이 높아 쉽게 냉간 가공될 수 있다. 더 높은 아연 농도를 갖는 황동 합금은 상온에서 α와 β′상을 갖고 있다. β′상은 BCC 결정 구조이며 α상보다 더 경하고 강하다.
따라서 α+β′합금은 일반적으로 열간 가공 처리된다.
일반적인 황동의 종류는 황색 황동, 네이벌 황동, 약협 황동, 먼츠 금속, 도금 금속 등이 있다.
표11.6에 이러한 합금의 조성, 특성, 응용 분야를 나타내었다. 황동 합금은 의복 장식, 약협 주조
자동차 라디에이터, 악기, 동전 등에 사용된다.
청동은 구리와 다른 몇 가지의 원소, 즉 주석, 알루미늄, 실리콘, 니켈 등을 첨가시킨 합금이다. 이 합금은 황동보다 단단하고 좋은 내부식성을 갖는다. 표11.6에 몇몇 청동 합금의 조성, 특성 ,응용 분야를 나타내었다. 일반적으로 청동은 내부식성과 양호한 인장 특성이 요구될 때 사용된다.
최근에 만들어진 고강도 구리 합금은 베릴륨 구리이다. 이 합금은 대단히 우수한 특성을 갖고 있다. 즉 1400 MPa(200,000 psi)에 이르는 인장 강도와 우수한 전기적 성질, 내부식성, 내마모성
특성을 갖는다. 고강도는 석출 경화의 열처리에 의해 얻을 수 있다. 이 합금의 제조에는 1.0~2.5 wt%의 베릴륨이 첨가되므로 제조 단가가 높다. 주요 응용 분야는 제트기의 착륙 기어 베어링,
부싱, 스프링, 수술 혹은 치과 도구 등이다. 이러한 합금의 예(C17200)를 표 11.6에 나타내었다.
알루미늄과 그 합금
- 알루미늄과 그 합금은 비교적 밀도가 작고 높은 전기 및 열전도성을 가지며 대기 중에서 좋은 내부식성을 갖는다. 대부분의 합금은 높은 연성을 갖고 있으므로 성형 가공이 용이하다. 이러한 특징은 비교적 순수한 재료를

키워드

철강,   비철,   강,   주철,   철합금,   알루미늄,   마그네슘,   비철합금