금속
산업 제조
물질의 물성은 어떤 물질의 집약적 물성, 즉 물질의 양에 의존하지 않는 물성이다. 이러한 정량적 특성은 한 재료와 다른 재료의 이점을 비교하여 재료 선택에 도움을 줄 수 있는 척도로 사용할 수 있습니다.
속성은 상수이거나 온도와 같은 하나 이상의 독립 변수의 함수일 수 있습니다. 재료 속성은 측정되는 재료의 방향에 따라 종종 어느 정도 변하는데, 이러한 조건을 등방성이라고 합니다.
다양한 물리적 현상과 관련된 재료 속성은 종종 주어진 작동 범위에서 선형으로(또는 대략 그렇게) 거동합니다. 선형 함수로 모델링하면 속성을 설명하는 데 사용되는 미분 구성 방정식을 크게 단순화할 수 있습니다.
관련 재료 속성을 설명하는 방정식은 종종 시스템의 속성을 예측하는 데 사용됩니다.
특성은 표준화된 테스트 방법으로 측정됩니다. 이러한 많은 방법은 해당 사용자 커뮤니티에 의해 문서화되어 인터넷을 통해 게시되었습니다. ASTM International 참조.
몇 가지 일반적인 기계적 및 물리적 특성에 대한 설명은 제품 설계자가 주어진 응용 분야에 대한 재료를 선택할 때 고려할 수 있는 정보를 제공합니다.
해당 정의 확장:
열전도율은 재료를 통해 흐르는 열의 양을 측정한 것입니다. 단위 시간당, 단면적 단위당, 단위 길이당 1도로 측정됩니다. 열전도율이 낮은 재료를 절연체로 사용할 수 있고 열전도율이 높은 재료를 방열판으로 사용할 수 있습니다.
높은 열전도율을 나타내는 금속은 열교환기 또는 냉각과 같은 응용 분야에 사용하기에 적합합니다. 열전도율이 낮은 재료는 고온 응용 분야에 사용될 수 있지만 고온 부품에는 높은 열전도율이 필요한 경우가 많기 때문에 환경을 이해하는 것이 중요합니다.
전기 전도도는 단면과 길이가 알려진 재료를 통해 전달되는 전기의 양을 측정하는 것과 유사합니다.
내식성은 대기, 습기 또는 기타 물질에 의한 자연적인 화학적 또는 전기화학적 공격을 방지하는 재료의 능력을 나타냅니다. 부식은 구멍, 갈바니 반응, 응력 부식, 이형, 입계 및 기타를 포함하여 다양한 형태를 취합니다(이 중 많은 부분은 다른 뉴스레터 에디션에서 논의됨).
부식 저항은 1년 동안 부식이 침투할 수 있는 최대 깊이(밀)로 표현될 수 있습니다. 주어진 테스트 또는 서비스의 수명 동안 발생하는 침투의 선형 외삽을 기반으로 합니다.
일부 재료는 본질적으로 내부식성이며, 다른 재료는 도금 또는 코팅의 추가로 이점을 얻습니다. 부식에 저항하는 계열에 속하는 많은 금속은 부식으로부터 완전히 안전하지 않으며 여전히 작동하는 특정 환경 조건의 영향을 받습니다.
입방 인치당 파운드 또는 입방 센티미터당 그램 등으로 표시되는 밀도는 단위 부피당 합금의 질량을 나타냅니다. 합금의 밀도는 특정 크기의 구성 요소의 무게를 결정합니다.
이 요소는 무게가 중요한 항공 우주 또는 자동차와 같은 응용 분야에서 중요합니다. 더 가벼운 구성 요소를 찾는 엔지니어는 밀도가 낮은 합금을 찾을 수 있지만 그런 다음 강도 대 중량 비율을 고려해야 합니다.
예를 들어 강철과 같은 고밀도 재료가 저밀도 재료보다 더 높은 강도를 제공하는 경우 선택될 수 있습니다. 이러한 부품은 더 적은 재료로 더 높은 밀도를 보완할 수 있도록 더 얇게 만들 수 있습니다.
연성은 재료가 부서지지 않고 소성 변형(즉, 늘어남)하고 하중이 제거될 때 새로운 모양을 유지하는 능력입니다. 주어진 금속을 와이어로 늘리는 능력으로 생각하십시오.
연성은 인장 시험을 연신율의 백분율로 사용하거나 파손 전 샘플의 단면적 감소를 사용하여 종종 측정됩니다. 인장 시험은 또한 많은 설계 계산에 사용되는 중요한 응력/변형률 비율인 탄성 계수 또는 탄성 계수를 결정하는 데 사용할 수 있습니다.
응력 하에서 균열 또는 파손에 저항하는 재료의 경향은 연성 재료를 압연 또는 드로잉을 포함한 다른 금속 가공 공정에 적합하게 만듭니다. 냉간 가공과 같은 다른 특정 공정은 금속을 덜 연성으로 만드는 경향이 있습니다.
물리적 특성인 가단성은 깨지지 않고 형성되는 금속의 능력을 나타냅니다. 압력 또는 압축 응력은 재료를 더 얇은 시트로 누르거나 롤링하는 데 사용됩니다. 가단성이 높은 재료는 깨지지 않고 더 높은 압력을 견딜 수 있습니다.
탄성은 변형력이 제거될 때 원래 크기와 모양으로 돌아가려는 재료의 경향을 나타냅니다. 가소성을 나타내는 재료(모양 변화가 되돌릴 수 없는 경우)와 달리 탄성 재료는 응력이 제거되면 이전 구성으로 돌아갑니다.
금속의 강성은 종종 응력(인가된 힘)과 변형률(결과적인 변형) 간의 관계를 비교하는 영률로 측정됩니다. 모듈러스가 높을수록 – 응력이 클수록 재료가 더 단단해지면 그에 비례하여 변형이 줄어듭니다.
유리는 강성/고 모듈러스 재료의 예가 될 것이며 고무는 낮은 강성/낮은 모듈러스를 나타내는 재료일 것입니다. 이는 하중이 가해질 때 강성이 요구되는 응용 분야에서 중요한 설계 고려 사항입니다.
충격 저항은 충격을 견디는 재료의 능력을 측정한 것입니다. 짧은 시간에 발생하는 충돌에 대한 충격의 효과는 일반적으로 장기간에 걸쳐 전달되는 약한 힘의 효과보다 큽니다.
따라서 응용 프로그램에 높은 충격 위험이 포함된 경우 내충격성에 대한 고려가 포함되어야 합니다. 특정 금속은 정적 하중에서 허용 가능한 성능을 발휘할 수 있지만 동적 하중 또는 충돌을 받으면 실패합니다. 실험실에서 충격은 종종 가중 진자가 가공된 V-노치의 반대쪽 샘플을 치는 일반적인 샤르피 테스트를 통해 측정됩니다.
경도는 영구 압입(즉, 소성 변형)에 저항하는 재료의 능력으로 정의됩니다. 일반적으로 재료가 단단할수록 마모나 변형에 더 잘 견딥니다. 따라서 경도라는 용어는 재료의 국부적 표면 강성 또는 긁힘, 마모 또는 절단에 대한 저항을 나타냅니다.
경도는 Brinell, Rockwell 및 Vickers와 같은 방법을 사용하여 측정합니다. 이 방법은 강구, 다이아몬드 또는 기타 압자를 포함하여 더 단단한 재료로 함몰 깊이와 면적을 측정합니다.
탄성의 반대인 가소성은 성형력을 받을 때 특정 고체 재료가 새로운 모양을 유지하는 경향을 설명합니다. 재료를 구부리거나 영구적으로 새로운 모양으로 가공할 수 있는 품질입니다. 재료는 항복점에서 탄성 거동에서 플라스틱으로 전환됩니다.
피로는 재료의 인장 강도보다 작은 최대값을 갖는 반복되거나 변동하는 응력(예:하중 또는 하중 제거)에서 파손을 유발할 수 있습니다. 더 높은 응력은 고장까지의 시간을 가속화하고 그 반대의 경우도 마찬가지이므로 응력과 고장 주기 사이에는 관계가 있습니다.
피로 한계는 주어진 주기 수에서 금속이 견딜 수 있는 최대 응력(변수)을 나타냅니다.
반대로 피로 수명 측정은 하중을 고정 상태로 유지하고 재료가 파손되기 전에 견딜 수 있는 하중 주기를 측정합니다. 피로 강도는 반복적인 하중 조건을 받는 구성 요소를 설계할 때 중요한 고려 사항입니다.
전단 강도는 방향과 응력의 크기가 중요한 볼트 또는 빔과 같은 응용 분야에서 고려 사항입니다. 방향성 힘으로 인해 금속의 내부 구조가 입상 수준에서 자체적으로 미끄러질 때 전단이 발생합니다.
가장 일반적인 금속 속성 측정 중 하나는 인장 또는 극한 강도입니다. 인장 강도는 금속 단면이 파손되기 전에 견딜 수 있는 하중의 양을 나타냅니다. 실험실 테스트에서 금속은 늘어나지만 탄성 변형 영역을 통해 원래 모양으로 돌아갑니다.
영구 변형 또는 소성 변형(Yield로 측정) 지점에 도달하면 하중이 제거되어도 길쭉한 모양을 유지합니다. 인장점에서 하중으로 인해 금속이 궁극적으로 파손됩니다.
이 측정은 더 연성이 있는 재료와 부서지기 쉬운 재료를 구별하는 데 도움이 됩니다. 인장 또는 극한 인장 강도는 평방 밀리미터당 뉴턴(메가 파스칼 또는 MPa) 또는 평방 인치당 파운드로 측정됩니다.
인장 강도와 개념 및 측정이 유사하며, 항복 강도는 하중을 받는 재료가 더 이상 원래 위치나 모양으로 돌아가지 않는 시점을 나타냅니다. 변형은 탄성에서 플라스틱으로 이동합니다.
설계 계산에는 하중을 받는 치수 무결성의 한계를 이해하기 위한 Yield Point가 포함됩니다. 인장 강도와 마찬가지로 항복 강도는 평방 밀리미터당 뉴턴(메가 파스칼 또는 MPa) 또는 평방 인치당 파운드로 측정됩니다.
충격 저항과 유사한 샤르피 충격 테스트를 사용하여 측정한 인성은 주어진 온도에서 파손 없이 충격을 흡수하는 재료의 능력을 나타냅니다. 내충격성은 종종 저온에서 더 낮기 때문에 재료가 더 잘 부서질 수 있습니다.
샤르피 값은 일반적으로 응용 분야(예:해양 석유 플랫폼, 송유관 등)에 저온 가능성이 존재하거나 순간 하중이 고려되는 경우(예:군용 또는 항공기 응용 분야의 탄도 억제) 철 합금에 규정됩니다.
내마모성은 서로 마찰하는 두 재료의 영향을 견딜 수 있는 재료의 능력을 측정한 것입니다. 이것은 접착, 마모, 긁힘, 긁힘, 흠집 등을 포함한 다양한 형태를 취할 수 있습니다.
재료의 경도가 다른 경우 부드러운 금속이 먼저 효과를 나타내기 시작할 수 있으며 이를 관리하는 것이 설계의 일부일 수 있습니다. 롤링(Rolling)을 해도 이물질이 있어 마모가 발생할 수 있습니다. 내마모성은 주어진 하중에서 주어진 마모 주기 수에 대한 질량 손실의 양으로 측정할 수 있습니다.
재료의 물리적 특성:
물성이란 물질의 조성을 바꾸지 않고 관찰하거나 측정할 수 있는 성질을 말한다. 색상, 경도, 냄새, 어는점, 녹는점, 끓는점 등을 예로 들 수 있습니다. 화학적 성질은 화학 반응을 관찰하여 발견합니다.
재료의 4가지 속성은 질량, 인성, 경도 및 가단성입니다. 재료는 조밀함에 따라 자연에서 발생합니다. 물질은 존재하는 세 가지 일반적인 상태로 분류되며 고체 액체와 기체입니다.
몇 가지 일반적인 기계적 및 물리적 특성에 대한 설명은 제품 설계자가 주어진 응용 분야에 대한 재료를 선택할 때 고려할 수 있는 정보를 제공합니다.
재료는 일반적으로 금속, 폴리머, 세라믹 및 복합 재료의 4가지 주요 그룹으로 나뉩니다.
다양한 재료에서 고려되는 일반적인 기계적 특성은 강성, 인성, 강도, 연성, 경도 및 내충격성입니다. 재료의 기계적 특성은 일정하지 않습니다. 열이나 부하율과 같은 다양한 조건에 노출되면 지속적으로 변화합니다.
재료의 중요한 속성은 다음과 같습니다.
과학에서 속성은 물질이나 물질을 설명하는 모든 것입니다. 그 소재의 특징입니다. 예를 들어, 재료가 얼마나 단단한지, 색상 또는 모양입니다. 탄성은 고무의 특성입니다. 즉, 고무는 신축성이 있습니다.
물질은 물질이고 물체는 구성되어 있습니다. 정의하기에는 비교적 광범위한 용어입니다. 속성에 따라 분류됩니다. 경도, 강도, 강성, 열전도율, 열용량, 투자율, 자기 등과 같은 특성을 가지고 있습니다.
금속은 광택이 있고 가단성이 있으며 연성이 있으며 열과 전기를 잘 전도합니다.
구조 재료는 하중을 견디는 재료입니다. 베어링 하중과 관련된 재료의 주요 특성은 탄성 계수, 항복 강도, 극한 인장 강도, 경도, 연성, 파괴 인성, 피로 및 크리프 저항입니다.
재료는 물체를 구성하는 물질 또는 물질의 혼합물입니다. 물질은 순수하거나 불순하거나 생물 또는 무생물이 될 수 있습니다. 재료는 물리적 및 화학적 특성, 지질학적 기원 또는 생물학적 기능에 따라 분류할 수 있습니다.
물체와 물체가 만들어지는 재료(들) 사이에 차이가 있다는 것. 다른 재료는 다른 속성을 가지고 있습니다. 재료의 특성이 특정 용도에 대한 적합성을 결정합니다. 주요 속성의 정의, 예. 흡수성과 유연성.
물체는 광택, 단단함/부드러움, 투명도, 용해도, 부양, 자석에 대한 인력, 열 전도 및 전기 전도와 같은 속성을 기준으로 그룹화됩니다. 재료는 소유한 광택/광택을 기준으로 유광 및 무광으로 그룹화할 수 있습니다.
재료를 분류할 수 있는 5가지 속성은 다음과 같습니다.
고체 재료는 금속, 세라믹 및 폴리머의 세 가지 기본 분류로 편리하게 분류됩니다. 이 체계는 주로 화학 구성과 원자 구조를 기반으로 하며, 일부 중간체가 있기는 하지만 대부분의 재료는 서로 다른 그룹에 속합니다.
기능성 물질은 에너지 수확 및 저장, 메모리 및 통신 장치와 같은 응용 분야에 바람직한 전자, 자기, 광학 및 압전 특성을 갖는 물질입니다.
개체의 기본 속성은 네 부분으로 된 이름(이름, 유형, 인스턴스 및 버전)으로 식별되는 항목이며 소유자, 상태, 플랫폼 및 릴리스도 포함합니다.
물질은 이름이 있는 모든 물질입니다. 예:분필, 종이, 나무, 철, 공기, 물, 점토, 플라스틱, 고무, 돌, 가죽, 왁스. 모든 것은 재료로 이루어져 있습니다. 무언가를 만들고 싶을 때 작업에 가장 적합한 재료를 선택해야 합니다.
나무와 종이는 광택이 없는 재료입니다. 유리와 철은 광택이 나는 재료입니다. 유리는 투명하고 종이는 반투명하고 나무와 철은 불투명한 재료입니다. 나무와 철은 단단한 재료이고 종이와 유리는 부드러운 재료입니다.
금속은 일반적으로 매우 우수한 도체로 전류가 쉽게 흐르도록 합니다. 전류가 잘 흐르지 않는 물질을 절연체라고 합니다. 플라스틱, 나무, 고무와 같은 대부분의 비금속 재료는 절연체입니다.
이는 제조, 엔지니어링 및 재무만큼 중요합니다. 표준 제품을 생산하기 위해서는 적절한 품질의 재료 공급이 필수적입니다. 재료 낭비를 방지하면 생산 비용을 제어하는 데 도움이 됩니다. 자재 관리는 모든 유형의 우려 사항에 필수적입니다.
금속
강도는 금속 사용에서 중요한 요소입니다. 예를 들어 일부 응용 분야에서는 더 강한 알루미늄 부품이 필요하고 일부 제품에는 높은 강철 경도 또는 강철의 항복 강도가 필요하므로 CNC 가공 재료 선택을 결정할 수 있습니다. 또는 제품 디자인. 여기에서 금속 강도 차트를 수집합니다. (인장, 항복 강도, 경도 및 밀도 포함) 및 기계적 특성 차트 참고용으로 다양한 등급의 일반 금속으로 구성되어 있습니다. 다양한 유형의 금속 강도 소개 강도는 외부 힘의 작용에 따라 변형 및 파손에 저항하는 재료의 능력을 나타냅니다. 주요 지표는
금속 절단에는 다양한 공작물 재료가 있으며 재료마다 절단 형성 및 제거 특성이 다릅니다. 서로 다른 재료의 특성을 어떻게 파악합니까? ISO 표준 금속 재료는 6가지 유형의 그룹으로 구분되며 각 그룹은 작업성 측면에서 고유한 특성을 가지고 있습니다. 이 기사에서는 이들을 개별적으로 요약할 것입니다. 금속 재료는 6가지 주요 범주로 나뉩니다. P-스틸 M-스테인리스 스틸 K-주철 N- 비철금속 S-내열합금 H 경화강 1-P 강철 강철이란 무엇입니까? -Steel은 금속 절단 분야에서 가장 큰 소재 그룹입니다.