[기계 스터디] 금속 재료 및 열처리-1

 

안녕하세요.

기계에 대한 스터디 내용 중,

흔하게 사용되는 재료인 '금속'에 대해서

기본적인 금속의 정의, 표준 규격, 열처리 등에 대해서

알아보고자 합니다.

 

여러편에 나누어서 업로드 될 예정이며,

편하게 가벼운 마음으로

읽으면서 정보를 알아가는

시간이 되기를 바랍니다.

 

※ 금속(金屬) 이란?

 - 쇠, 금, 구리 등과 같이, 단단하고 광택이 있는 물질

 - '일반적'으로 상온에서 고체 상태

 - 특유의 광택을 띄며, 열, 전기를 잘 전달하는 물체

 - 탄성의 한계를 넘어도 파괴되지 않고 가늘고 길게 늘어나는 성질을 지님 (연성)

 - 단, 수은은 상온에서 액체

 

※ 철강 공정

 - 제선, 제강, 압연 크게 3단계로 구분

 - 이 과정 모두를 한 장소에서 이루어지는 것 = 일괄 제철 공정 (포스코)

 

 1. 제선공정

 - 원료(철광석)와 소결 공정을 거친 석회석, 코크스 공정으로부터 코크스를 이동시켜 용광로(고로)에 넣은 후 가열

 - 철광석을 녹여 용선을 추출

 

 2. 제강공정

 - 제선공정을 거친 선철(용선)은 탄소함유량이 높고, 상당량의 불순물 함유(규소, 망간, 인, 황 등)

 - 이러한 선철의 경도가 높고 취약한 성질을 재정련

 - 탄소량을 낮추고, 불순물을 제거

 

 3. 압연공정

 - 연성과 전성 (강의 성질) 을 이용하여 용도에 따라 가공 및 변형

 - 강괴(철 덩어리)를 롤 사이에 끼워 성형

 

 

※ 금속 재료의 종류

 1. 주강과 주철

 - 주강 : 선철, 순철, 탄소강, 합금강(크롬강, 망간강, 고속도강, 스프링강) 등

 

① 선철 

   - 탄소, 규소, 망간, 인, 황 등이 포함되어 있음

   - 탄소의 함유량에 따라 철의 성질이 크게 달라짐

② 순철

   - 철 이외의 탄소 등의 다른 불순물이 거의 없는 순수한 철(Fe)

   - 탄소 함유 : 0.02%이하

③ 탄소강

   - 저탄소강(탄소 0.02~0.25%) : 저강도, 쉬운가공

   - 중탄소강(탄소 0.25~0.55%) : 열처리 경화에 용이

   - 고탄소강(탄소 0.55~1.6%) : 고강도, 단단함

④ 합금강

   - 탄소강의 성질을 보완, 다양한 용도에 맞게 성질 변화

   - 니켈, 크롬, 망간, 몰디브덴 등의 특수 원소 첨가

⑤ 주철

   - 쇳물을 일정한 틀속에 부어 넣고 응고

   - 원하는 형상으로 만들어짐

   - 주형을 생산하는 기본적인 방법

     ▷ 회주철 (FC) - 주조 할 때, 탄소가 흑연으로 분리생성됨 (표면 회색)

     ▷ 구상흑연주철 (FCD) - 납작한 모양의 흑연을 둥글게 변화시켜 단단하게 만듬 Feat. 마그네슘, 주철 등

     ▷ 특수주철 - 탄소 이외의 특수 원소를 넣고, 특수열처리 (기계,내열,내산,주물 등 용도에 맞게)

 

★POINT-> 탄소 함유량이 높을수록 강도가 높고 단단하다

 

 

 2. 비철 금속

 - 동 합금 : 황동, 청동, 인청동 등

 - 알루미늄 합금 : Al-Cu,  Al-Cu-Si,  Al-Cu-Mg-Ni,  Al-Si,  Al-Si-Mg 등

 

① 비철

   - 철 이외의 금속

   - 제련 : 자연 상태의 비철 금속 광석으로부터 비철 금속을 채취

   - 불순물을 제거하는 선광처리과정을 거침

   - 제련 + 정련 후, 필요한 순도의 금속을 얻는다.

② 동합금

   - 구리 : 황동광을 제련

   - 황동 : 구리(Cu)+아연(Zn)

   - 청동 : 구리(Cu)+주석(Sn)

③ 알루미늄

   - 세 번째로 풍부한 원소 (지구 표면의 약8% 구성)

   - 자연 상태에서 금속적 형태로는 얻을 수 없음

④ 알루미늄합금

   - 알루미늄 + (구리 + 규소 + 아연 + 마그네슘 + 니켈 + 망간 등) 첨가

   - 주조성, 내식성, 내열성 우수

   - 합금 종류 : 실루민(Silumin), 두랄루민(Duralumin) 등

 

 

오늘의 포스팅은

금속의 정의, 제조 공정, 그리고 분류(종류)에

대해서 큼직하게 알아봤습니다.

 

추후 금속의 재질별 기계적 성질,

주물합금의 제조 공정 및 특성, 비철합금의 특성 등에 대해서

다루는 포스팅으로 돌아오겠습니다.

 

도움이 되기를 바랍니다.