합금강

Alloy steel

합금강이란 다양한 원소를 중량에 따라 1.0~50%의 비율로 합금해 기계적 성질을 개선한 강철이다. 합금강은 저합금강과 고합금강의 두 그룹으로 나뉜다. 그 둘의 차이는 논쟁의 여지가 있다. 스미스와 하세미는 차이를 4.0%로 정의하고 데가모 등은 8.0%[1][2]로 정의한다. 가장 흔히 볼 수 있는 '알로이 강철'이란 말은 알로이가 낮은 강철을 가리킨다.

엄밀히 말하면 모든 강철은 합금이지만 모든 강철을 "합금강"이라고 부르는 것은 아니다. 가장 단순한 강철은 탄소(C)와 합금된 철(Fe)이다(유형에 따라 약 0.1%~1%). 그러나 "합금강"이라는 용어는 탄소 외에 다른 합금 요소가 의도적으로 첨가된 강철을 가리키는 표준 용어다. 일반적인 합금으로는 망간(가장 흔한 것), 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 실리콘, 붕소가 있다. 덜 일반적인 합금에는 알루미늄, 코발트, 구리, 세륨, 니오비움, 티타늄, 텅스텐, 주석, 아연, 납, 지르코늄이 포함된다.

다음은 합금강(탄소강과 비교했을 때)의 개선된 특성 범위: 강도, 경도, 견고성, 마모 저항성, 부식 저항성, 견고성 및 고온 경도. 이러한 개선된 특성 중 일부를 달성하기 위해 금속은 열 처리가 필요할 수 있다.

이들 중 일부는 제트 엔진의 터빈 날개와 같은 이국적이고 수요가 높은 응용 프로그램과 원자로에서 사용된다. 철의 강자성 특성 때문에, 일부 강철 합금은 전기 모터와 변압기를 포함하여 자성에 대한 반응이 매우 중요한 곳에서 중요한 용도를 발견한다.

저합금강

주요기사 : 고강도 저합금강

몇 가지 일반적인 저합금강은 다음과 같다.

  • D6AC
  • 300M
  • 256A
주요 저합금강[3]
SAE 지정 구성
13xx Mn 1.75%
40xx Mo 0.20% 또는 0.25% 또는 0.25% Mo & 0.042% S
41xxx Cr 0.50% 또는 0.80% 또는 0.95%, Mo 0.12% 또는 0.20% 또는 0.25% 또는 0.30%
43xx Ni 1.82%, Cr 0.50% ~ 0.80%, Mo 0.25%
44xx Mo 0.40% 또는 0.52%
46xx Ni 0.85% 또는 1.82%, Mo 0.20% 또는 0.25%
47xx Ni 1.05%, Cr 0.45%, Mo 0.20% 또는 0.35%
48xx 니 3.50%, Mo 0.25%
50xx Cr 0.27% 또는 0.40% 또는 0.50% 또는 0.65%
50xxx Cr 0.50%, C 1.00% min
50Bxx Cr 0.28% 또는 0.50% 및 붕소 첨가
51xxx Cr 0.80% 또는 0.87% 또는 0.92% 또는 1.00% 또는 1.05%
51xxx Cr 1.02%, C 1.00% min
51Bxx Cr 0.80% 및 붕소 첨가
52xxxx Cr 1.45%, C 1.00% min
61xx Cr 0.60% 또는 0.80% 또는 0.95% V 0.10% 또는 0.15% min
86xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.20%
87xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.25%
88xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.35%
92xxx Si 1.40% 또는 2.00%, Mn 0.65% 또는 0.82% 또는 0.85%, Cr 0.00% 또는 0.65%
94Bxx Ni 0.45%, Cr 0.40%, Mo 0.12%, 붕소 첨가
ES-1 Ni 5%, Cr 2%, Si 1.25%, W1%, Mn 0.85%, Mo 0.55%%, Cr 0.40%, C 0.2%, V 0.1%

물질과학

합금 요소는 재료의 특정 특성을 달성하기 위해 추가된다. 합금 요소는 유연성, 강도, 조형성 및 견고성 등 특성을 변화시키고 개인화할 수 있다.[4] 지침으로서, 강도나 경화성을 높이기 위해 낮은 백분율(5% 미만)에 합금 원소를 첨가하거나, 부식 저항성이나 극한의 온도 안정성과 같은 특수 성질을 달성하기 위해 더 큰 백분율(5% 이상)에 합금 원소를 첨가한다.[2] 제강 과정에서 망간, 실리콘 또는 알루미늄이 첨가되어 용해된 산소, 황, 인을 제거한다. 망간, 실리콘, 니켈, 구리가 첨가되어 페라이트 안에 고체 용액을 형성하여 강도를 높인다. 크롬, 바나듐, 몰리브덴, 텅스텐은 2상 탄화물을 형성하여 강도를 높인다. 니켈과 구리는 적은 양으로 내식성을 개선한다. 몰리브덴은 부서지는 것에 저항하는 것을 돕는다. 지르코늄, 세륨, 칼슘은 함유물의 형상을 조절하여 견고성을 높인다. 황(망간황화 형태의 황), 납, 비스무트, 셀레늄, 텔루륨은 가공성을 증가시킨다.[5] 합금 원소는 고체 용액이나 화합물 또는 탄화물을 형성하는 경향이 있다. 니켈은 페라이트 안에 매우 용해되기 때문에 화합물, 보통 니알을3 형성한다. 알루미늄은 페라이트 안에 용해되어 ALO와23 AlN 화합물을 형성한다. 실리콘은 또한 매우 용해성이 뛰어나며 보통 SiO2•MO라는xy 화합물을 형성한다. 망간은 대부분 MnS, MnO•SiO라는2 화합물을 형성하는 페라이트 안에서 용해되지만, 또한 (Fe,Mn)3C의 형태로 탄화물을 형성하기도 한다. 크롬은 강철에서 페라이트 위상과 카바이드 위상 사이에 칸막이를 형성하며, (Fe,Cr3)C, CRC73, CRC를236 형성한다. 크롬이 형성하는 카바이드의 종류는 탄소량과 존재하는 다른 유형의 합금 원소에 따라 달라진다. 텅스텐과 몰리브덴은 탄소가 충분하고 더 강한 카바이드 형성 요소(즉, 티타늄과 니오비움)가 없으면 각각 카바이드 WC와2 MoC를2 형성한다. 바나듐, 티타늄, 니오비움은 각각 바나듐 카바이드, 티타늄 카바이드, 니오비움 카바이드 등을 형성하는 강한 카바이드 성분의 원소다.[6] 합금 원소는 강철의 에우텍토이드 온도에도 영향을 미친다. 망간과 니켈은 에우텍토이드 온도를 낮추고 오스테나이트 안정 원소로 알려져 있다. 이러한 요소들이 충분히 있으면 실온에서 오스테나틱 구조를 얻을 수 있다. 카바이드 형성 요소는 에우텍토이드 온도를 상승시킨다. 이러한 요소들은 페라이트 안정화 요소라고 알려져 있다.[7]

강재용[8] 주요 합금요소의 주효과
요소 백분율 일차함수
알루미늄 0.95–1.30 니트라이딩강에서의 합금요소
비스무트 - 가공성 향상
붕어 0.001–0.003 (보론강) 강력한 경화제
크롬 0.5–2 경화성 증가
4–18 부식 저항성 향상
구리 0.1–0.4 부식 저항성
이끌다 - 가공성 향상
망간 0.25–0.40 유황과 인과 결합하여 침식을 줄인다. 또한 용융된 강철에서 과잉 산소를 제거하는 데 도움이 된다.
>1 변환 지점을 낮추고 변환이 느려지도록 하여 경화성 향상
몰리브덴 0.2–5 안정적인 탄화수소, 곡물 성장을 억제한다. 강철의 강인성을 높임으로써 몰리브덴을 공작기계의 절삭 부품과 터보제트 엔진의 터빈 블레이드 제작에 매우 귀중한 합금 금속으로 만든다. 로켓 모터에도 사용된다.
니켈 2–5 터프너
12–20 부식 저항성 향상
실리콘 0.2–0.7 힘을 증가시킨다.
2.0 봄철강
높은 백분율 자기성 개선
유황 0.08–0.15 자유 기계화 속성
티타늄 - 불활성 입자 내 탄소 고정, 크롬강 내 마텐시틱 경도 감소
텅스텐 - 또한 용해점을 증가시킨다.
바나듐 0.15 안정적인 탄화수소, 연성을 유지하는 동안 강도를 높이고 미세한 곡물 구조를 촉진한다. 고온에서 강인함 증가

참고 항목

참조

  1. ^ 스미스, 393페이지.
  2. ^ a b 드가모, 112쪽
  3. ^ 스미스, 394페이지.
  4. ^ "What Are the Different Types of Steel? Metal Exponents Blog". Metal Exponents. 2020-08-18. Retrieved 2021-01-29.
  5. ^ 드가모, 페이지 113.
  6. ^ 스미스, 394-395페이지.
  7. ^ 스미스, 페이지 395-396
  8. ^ 드가모, 페이지 144.

참고 문헌 목록

  • Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2007), Materials and Processes in Manufacturing (10th ed.), Wiley, ISBN 978-0-470-05512-0.
  • Groover, M. P., 2007, 페이지 105-106, 현대 제조의 기초: 재료, 프로세스 및 시스템, 3번째 Ed, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, ISBN 978-0-471-74485-6.
  • Smith, William F.; Hashemi, Javad (2001), Foundations of Material Science and Engineering (4th ed.), McGraw-Hill, p. 394, ISBN 0-07-295358-6