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기계재료 (3) - 철강재료와 열처리 (4) [주철의 종류 및 특성] 주조용 금속재료는 크게 철계합금(ferrous alloys)과 비철계합금(nonferrous alloys)으로 나눌 수 있다. 철계합금으로는 백주철, 가단주철, 회주철, 구상흑연주철, 주강 등이 있으며, 비철합금으로는 동 합금, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 기타 합금 등이 있다. 각 주물에 따라 재료의 조직이 크게 달라 기계적 성질에 큰 차이를 나타내므로 각 주물재료별 특성을 잘 이해하고 용도에 적합한 주물재료를 선택하여야 한다. 이 절에서는 주조용 금속재료로 널리 활용되고 있는 주철의 증류를 알아보고 제작과정, 조직, 기계적 성질, 용도 등에 관하여 설명한다. 일반적으로 주철은 탄소함유량이 약 2% 이상인 철과 탄소 그리고 다른 원소들의 합금을 말한다. Fe-Fe3C 평형상.. 2022. 8. 30.
기계재료 (3) - 철강재료와 열처리 (3) [TTT 선도] [1] 탄소강의 TTT 선도 열처리과정을 이해하는 데 유익하게 활용되는 또 하나의 선도는 TTT 선도(timetemperature-transformation curve)이다. 이것은 시간과 온도를 축으로 하는 반대수좌표계상에 상의 변화를 나타낸 것으로서 시간과 온도와 상변화와의 관계를 이해하는 데 아주 유용하다. 다음 그림은 탄소함유량이 0.77%인 탄소강의 TTT 선도를 보여준다. 그림의 가장 왼쪽 곡선은 상변태의 시작을, 가장 오른쪽 곡선은 상변태의 종료를 나타낸다. 이 선도에 앞에서 설명하였던 노랭, 공랭, 유랭, 수랭의 냉각곡선선도를 함께 표기하면 그림에서 1점쇄선으로 나타낸 것과 같이 되어 냉각속도가 조직에 미치는 영향을 쉽게 알아볼 수 있다. 그림의 P는 펄라이트 구간을 나타내.. 2022. 8. 28.
기계재료 (3) - 철강재료와 열처리 (2) [구상화 풀림 열처리] 펄라이트 조직을 가진 강을 공석변태온도보다 약간 낮은 온도에서 오랜 시간 동안 가열하면(예를 들면, 700℃에서 20시간 정도) 펄라이트 조직 내의 시멘타이트들이 서로 뭉쳐서 크고 둥근 형상의 시멘타이트를 형성하게 되는데 이러한 과정을 구상화 풀림이라고 한다. 이렇게 되면 조직은 페라이트 바탕에 크고 둥근 시멘타이트를 갖게 되므로 매우 연한 성질을 갖게 된다. 구상화된 조직이 갖는 경도는 약 150 BHN 정도이다. 다음 그림은 구상화된 조직을 갖는 탄소강의 조직사진이다. [마르텐사이트 변태] [1] 마르텐사이트 변태의 과정 오스테나이트 구역으로 가열된 강을 매우 빠른 냉각속도(예를 들면, 수랭과 같은)로 냉각시키면 오스테나이트 내에 고용되어 있던 탄소들이 석출되어 시멘타이트를 형.. 2022. 8. 28.
기계재료 (3) - 철강재료와 열처리 (1) 현재 사용되고 있는 기계재료의 70% 이상이 금속재료이며, 전체 금속재료의 90% 이상이 철강재료이다. 철강재료는 크게 강(steel)과 주철(cast iron)로 대별되며, 이 중 강이 차지하는 비율이 85% 이상이다. 강이 이와 같이 많이 사용되는 이유는 원료인 철광석의 산출량이 풍부하여 가격이 저렴하고, 기계적 성질이 우수할 뿐만 아니라 가공이 용이하고 또 비철재료에 비해 폭넓은 열처리특성을 갖고 있어 각종 열처리에 의해 기계적 성질의 개선이 용이하기 때문이다. (1) 순철의 결정구조와 변태 철강재료의 기계적 성질을 이해하기 위해서는 철의 결정구조에 대한 이해가 필요하다. 대부분의 금속원소는 고체상태에서 단일결정구조를 갖고 있지만, 일부의 원소는 2개 이상의 결정구조를 갖고 있다. 이와 같이 동일원.. 2022. 8. 22.
기계재료 (2) - 상태도 (2) 1. 2성분 합금계의 상태도 순금속이란 한 가지 종류의 금속원소로 구성된 물질을 의미한다. 실제에 있어 엄밀하게 100% 순도의 금속을 제조하는 것은 불가능하지만, 현재 모든 금속은 거의 100% 수준까지 정제 가능하다. 순금속은 앞서 언급한 바와 같이 합금에 비해 기계적 성질이 떨어지기 때문에 기계재료로는 거의 사용되지 않으며 전기, 전자재료나 장식용 재료 또는 합금을 만들기 위한 소재로 사용된다. 합금은 유용한 성질을 얻기 위해 한 금속에 다른 금속이나 비금속을 첨가시켜 얻은 금속적 성질을 갖는 물질을 말한다. 현재 개발된 합금은 2개의 성분으로 된 것으로부터 10개 이상의 성분으로 구성된 것들이 있으나, 여기서는 2개의 성분으로 구성된 합금의 상태도에 대해서 설명한다. 2개의 성분으로 구성된 합금을.. 2022. 8. 11.
기계재료 (2) - 상태도 (1) 1. 물질의 구성성분과 상 모든 물질(substance)은 궁극적으로 여러 종류의 무수한 원자로 이루어져 있지만, 물질의 구성성분은 그 물질을 이루는 분자의 종류를 의미한다. 예를 들어, 물의 구성성분은 H2O이며, 소금물의 구성성분은 H2O와 NaCl이다. 공기의 성분은 O2, N2, H2 등의 기체분자이며, 돌은 SiO2, Al2O3, MgO, Fe2O3, TiO2 등의 금속산화물(화합물)이 주성분이다. 한편, 순금속들은 Fe, Cu, Ni 등의 단원자 분자들로 구성되어 있으며, 합금들은 예컨대 강의 경우 단원자 분자인 Fe과 금속간 화합물인 Fe3C로 구성되어 있다. 물질은 이와 같이 한 종류 이상의 분자들로 구성되어 있으며, 전체적으로 균일한 상태(homogeneous state) 또는 불균일한 .. 2022. 8. 7.

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