스테인리스 스틸 등급: 궁극의 가이드
스테인리스 스틸의 다양한 종류와 그 용도에 대해 궁금한 적이 있나요? 이 블로그 게시물에서는 스테인리스 스틸 등급의 세계에 대해 자세히 알아보고 스테인리스 스틸의 고유한 특징을 살펴봅니다.
몇 가지 독창적인 기술로 금속의 숨겨진 강도를 끌어낼 수 있다면 어떨까요? 이 글에서는 금속의 내구성과 성능을 크게 향상시키는 4가지 검증된 공정(고용체 강화, 가공물 경화, 미세 입자 강화, 2상 강화)에 대해 자세히 살펴봅니다. 이러한 방법을 통해 일반 금속을 견고한 고성능 소재로 바꾸는 방법을 알아보고 그 이면에 숨겨진 과학적 원리를 알아보세요. 이러한 프로세스가 다음 엔지니어링 프로젝트에 어떻게 도움이 될 수 있는지 자세히 알아보세요.
매트릭스 금속에서 합금 원소의 고용체 용액이 어느 정도의 격자 왜곡을 일으키는 현상은 합금의 강도를 향상시킵니다.
고용체에 용해된 용질의 원자는 격자 왜곡을 일으켜 전위 운동에 대한 저항을 증가시키고 미끄러짐을 더 어렵게 만듭니다. 결과적으로 합금의 고용체의 강도와 경도가 증가합니다. 특정 용질 원소를 용해하여 고용체를 형성함으로써 금속이 강화되는 이러한 현상을 고용체 강화라고 합니다.
용질 원자의 농도가 최적일 때, 재료의 강도 및 경도 는 개선될 수 있지만 인성과 가소성은 감소합니다.
용질 원자의 농도가 높을수록 강화 효과가 더 두드러지며, 특히 효과가 더 큰 저농도에서 강화 효과가 더 두드러집니다.
용질 원자와 모재 금속의 원자 크기 차이가 클수록 강화 효과가 더 강해집니다.
간질 용질 원자는 치환 원자보다 고용체 강화 효과가 더 강합니다. 또한 몸체 중심 입방정에서 간극 원자에 의한 격자 왜곡은 비대칭이기 때문에 면 중심 입방정보다 강화 효과가 더 강합니다. 그러나 간극 원자의 고체 용해도는 매우 제한적이기 때문에 실제 강화 효과도 제한적입니다.
용질 원자와 매트릭스 금속 사이의 원자가 전자 수의 차이가 클수록 고용체 강화 효과가 더 뚜렷해집니다. 다시 말해 항복 강도 는 원자가 전자의 농도가 증가함에 따라 고용체의 농도가 증가합니다.
고체 솔루션의 강화 정도는 주로 다음 요인에 따라 달라집니다:
(1) 매트릭스 원자와 용질 원자의 크기 차이:
크기 차이가 클수록 원래의 결정 구조가 교란되고 탈구가 미끄러지기가 더 어려워집니다.
(2) 금액 합금 원소:
추가된 합금 원소의 양이 많을수록 강화 효과가 더 강해집니다.
너무 크거나 너무 작은 원자가 너무 많이 첨가되면 용해도가 초과됩니다. 이로 인해 분산상 강화로 알려진 또 다른 강화 메커니즘이 발생합니다.
(3) 간질 용질 원자의 고용체 강화 효과는 치환 원자의 강화 효과보다 큽니다.
(4) 용질 원자와 매트릭스 금속 사이의 원자가 전자 수의 차이가 클수록 고용체 강화 효과가 더 뚜렷해집니다.
항복 강도, 인장 강도 및 경도는 순수 금속에 비해 더 강합니다.
대부분의 경우 연성은 순수 금속에 비해 낮습니다.
전기 전도도는 순수 금속에 비해 현저히 낮습니다.
고체 용액을 강화하면 크리프에 대한 내성 또는 고온에서의 강도 손실을 개선할 수 있습니다.
저온 변형이 증가하면 금속 재료의 강도와 경도는 증가하지만 가소성과 인성은 감소합니다.
근력 증가 현상과 금속의 경도 재료가 재결정화 온도 이하로 소성 변형되는 동안 가소성과 인성이 감소하는 것을 냉간 가공 경화라고 합니다.
그 이유는 금속의 소성 변형 중에 입자 미끄러짐이 발생하고 전위가 얽혀서 입자가 길어지고 부러지고 섬유화되어 다음과 같은 결과를 초래하기 때문입니다. 잔류 스트레스 금속 내부에 있습니다.
공작물 경화 정도는 일반적으로 가공 후 표면층의 미세 경도와 가공 전 표면층의 미세 경도의 비율과 경화된 층의 깊이로 표현됩니다.
탈구 이론의 관점에서:
(1) 탈구의 교차점은 컷오프 탈구의 형성을 통해 움직임을 방해합니다;
(2) 탈구 사이의 반응으로 인해 고정 탈구가 발생하여 움직임을 더욱 방해합니다;
(3) 탈구 증식은 탈구 밀도의 증가로 이어져 탈구 이동에 대한 저항을 더욱 증가시킵니다.
공작물 경화는 금속 부품의 추가 가공을 어렵게 만듭니다.
예를 들어, 냉간 압연 중에는 강판 는 더 이상 굴릴 수 없을 정도로 점점 더 단단해집니다. 따라서 중간 어닐링 를 가공 공정에 추가하여 가열로 인한 작업물 경화를 방지합니다.
예를 들어, 절삭 공정에서 공작물 표면이 부서지기 쉽고 단단해져 공구 마모가 가속화되고 절삭력이 증가하는 등의 문제가 발생할 수 있습니다.
가공 경화는 특히 열처리로 강화할 수 없는 순수 금속 및 일부 합금의 경우 금속의 강도, 경도 및 내마모성을 향상시킬 수 있습니다.
냉간 압연 고강도 강선 및 냉간 코일 스프링은 냉간 가공 변형을 통해 강도와 탄성 한계를 향상시킵니다.
예를 들어 탱크와 트랙터의 크롤러, 파쇄기의 죠 플레이트, 철도 선로의 선회도 경도와 내마모성을 개선하기 위해 작업 경화를 사용합니다.
냉간 인발, 압연 및 사출을 통해 금속 재료, 부품 및 구성 요소의 표면 강도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 피닝 (표면 강화에 설명된 대로).
부품에 응력이 가해지면 일부 영역의 국부 응력이 재료의 항복 한계를 초과하여 소성 변형이 발생할 수 있습니다. 그러나 가공 경화는 소성 변형의 지속적인 발생을 제한하여 부품 및 구성 요소의 안전성을 향상시킵니다.
금속 부품 또는 구성 요소가 스탬핑되면 소성 변형이 강화되어 주변의 가공되지 않은 경화된 부품으로 변형이 전달됩니다.
반복적인 교대 작업을 통해 단면 변형이 균일한 냉간 스탬핑 부품을 얻을 수 있으며 저탄소강의 절단 성능을 향상시켜 칩 분리가 더 쉬워집니다.
그러나 공작물 경화는 금속 부품의 추가 가공을 어렵게 만들기도 합니다. 예를 들어 냉간 인발 강선은 가공물 경화로 인해 더 이상 인발하기 어려워지고 상당한 에너지가 필요하며 심지어 끊어질 수도 있습니다. 따라서 더 이상 인발하기 전에 어닐링을 통해 공작물 경화를 제거해야 합니다.
마찬가지로 절삭 공정에서 작업 경화를 통해 공작물 표면을 부서지기 쉽고 단단하게 만들면 절삭력이 증가하고 재절삭 시 공구 마모가 가속화됩니다.
의 기계적 특성을 향상시키는 방법 금속 소재 입자 정제를 통한 미세 입자 강화로 알려져 있습니다.
산업계에서는 곡물 정제를 통해 재료의 강도.
금속은 일반적으로 많은 알갱이로 구성되어 있으며 이를 다결정이라고 합니다. 입자의 크기는 단위 부피당 입자 수로 표현할 수 있으며, 숫자가 클수록 입자가 미세한 것을 나타냅니다.
실험에 따르면 미세 입자의 금속은 상온에서 거친 입자의 금속에 비해 강도, 경도, 가소성, 인성이 더 높은 것으로 나타났습니다. 이는 미세 입자에서 외력에 의한 소성 변형이 더 많은 입자에 분산되어 더 균일한 소성 변형과 응력 집중 감소로 이어질 수 있기 때문입니다.
또한 입자가 미세할수록 입자 경계 면적이 넓어지고 입자 경계가 구불구불해져 균열이 전파되기 더 어려워집니다.
따라서 입자 정제를 통해 소재의 강도를 높이는 방법을 업계에서는 미세 입자 강화라고 합니다.
입자가 미세할수록 전위 클러스터에 존재하는 전위(n)가 줄어들어 응력 집중도가 낮아지고 재료 강도가 증가합니다.
입자 강화 강화 법칙에 따르면 입자 경계가 많을수록 입자가 더 미세해집니다.
홀-페치 관계에 따르면 평균 입자 크기(d)가 작을수록 재료의 항복 강도가 높아집니다.
냉간 변형된 금속의 입자를 정제하는 방법은 다음과 같습니다:
입자 크기는 변형 정도와 어닐링 온도를 조정하여 제어할 수 있습니다.
단상 합금과 비교하여 다상 합금은 매트릭스 상 외에 두 번째 상이 포함되어 있습니다.
두 번째 단계가 매트릭스 단계 내에서 미세 입자로 균일하게 분산되면 상당한 강화 효과가 발생하는데, 이를 2단계 강화라고 합니다.
합금에 포함된 두 번째 단계는 전위의 움직임에 다음과 같은 두 가지 영향을 미칩니다:
(1) 변형 불가능한 입자의 강화 효과(바이패스 메커니즘).
(2) 변형 가능한 입자의 강화 효과(절단 메커니즘).
분산 강화와 강수량 강화는 모두 2단계 강화의 특별한 경우입니다.
2상 강화는 주로 2상과 전위 사이의 상호작용으로 인해 전위 이동을 방해하고 합금의 변형에 대한 저항력을 향상시킵니다.
금속 재료의 강도는 주로 재료의 구성, 미세 구조 및 표면 상태에 의해 영향을 받습니다.
두 번째 요소는 가해지는 힘의 속도 및 하중 모드와 같은 응력 상태로, 예를 들어 초고강도 강철의 인장 강도는 수소 분위기에서 테스트할 때 감소할 수 있습니다.
샘플과 테스트 매체의 기하학적 모양과 크기도 중요한 영향을 미치며 때로는 결정적일 수 있습니다.
금속 소재를 강화하는 방법은 두 가지뿐입니다:
엔지니어링 소재에서는 일반적으로 종합적인 강화 효과를 통해 강도를 개선하여 전반적인 물성을 향상시킵니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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