티타늄, 스테인리스강 입자 구조는 부품 성형에 어떤 영향을 미치나요?

스테인리스강의 기계적 거동을 지배하는 입자 구조를 한 층 더 깊이 들여다보면 이점을 얻을 수 있습니다. 게티 이미지

스테인레스강과 알루미늄 합금은 강도, 연성, 연신율, 경도를 중심으로 선택되는 경우가 많습니다. 이러한 특성은 적용된 하중에 반응하여 금속의 구성 요소가 어떻게 작동하는지를 나타냅니다. 이는 원자재의 한계를 관리하는 데 효과적인 측정 기준입니다. 즉, 부러지기 전에 얼마나 구부러질 것인지를 의미합니다. 원자재는 파손되지 않고 성형 공정을 견딜 수 있어야 합니다.

파괴 인장 및 경도 테스트는 기계적 특성을 결정하는 신뢰할 수 있고 비용 효율적인 방법이 될 수 있습니다. 그러나 원자재의 두께가 테스트 표본의 치수를 제한하기 시작하면 이러한 테스트가 항상 신뢰할 수 있는 것은 아닙니다. 평평한 금속 제품의 인장 시험은 여전히 ​​유용하지만 기계적 거동을 제어하는 ​​입자 구조를 한 층 더 깊이 들여다보면 이점을 얻을 수 있습니다.

금속은 입자라고 불리는 미세한 결정의 배열로 구성됩니다. 금속 전체에 무작위로 분포되어 있습니다. 오스테나이트 스테인리스강의 경우 철, 크롬, 니켈, 망간, 규소, 탄소, 질소, 인 및 황과 같은 합금 원소의 원자는 개별 입자의 구성 요소입니다. 이들 원자는 공유 전자에 의해 격자로 결합된 금속 이온의 고용체를 형성합니다.

합금의 화학적 조성은 결정 구조라고 불리는 입자의 열역학적으로 선호되는 원자 반복 배열을 지시합니다. 하나의 반복 결정 구조로 구성된 균일한 금속 부분은 상이라고 불리는 하나 이상의 입자를 형성합니다. 합금의 기계적 특성은 합금의 결정 구조에 따라 달라집니다. 각 상의 결정립의 크기와 배열도 중요합니다.

곡물은 어떻게 형성됩니까?

물의 위상은 대부분의 사람들에게 친숙합니다. 액체 상태의 물이 얼면 단단한 얼음으로 변합니다. 그러나 금속의 경우 고체상이 하나만 존재하는 것은 아닙니다. 특정 합금 계열은 해당 단계의 이름을 따서 명명됩니다. 스테인리스강 내에서 오스테나이트 300 시리즈 합금은 어닐링 시 주로 오스테나이트로 구성됩니다. 그러나 400 시리즈 합금은 430 스테인리스강의 페라이트나 410 및 420 스테인리스강 합금의 마르텐사이트로 구성됩니다.

티타늄 합금도 마찬가지다. 각 합금 그룹의 이름은 실온에서 알파, 베타 또는 둘의 혼합 등 주요 위상을 나타냅니다. 알파, 알파에 가까운 합금, 알파-베타, 베타 및 베타에 가까운 합금이 있습니다.

액체 금속이 응고되면 열역학적으로 선호되는 상의 고체 입자가 압력, 온도 및 화학적 조성이 허용하는 곳에 침전됩니다. 이는 추운 날 따뜻한 연못 표면에 얼음 결정이 나타나는 것처럼 일반적으로 경계면에서 발생합니다. 결정립이 핵형성되면 결정 구조는 다른 결정립을 만날 때까지 한 방향으로 성장합니다. 결정 구조의 방향이 다르기 때문에 불일치 격자의 교차점에 결정립계가 형성됩니다. 다양한 크기의 루빅큐브를 상자에 넣는다고 상상해 보세요. 각 큐브는 정사각형 격자 배열을 가지고 있지만 모두 서로 다른 무작위 방향으로 고정됩니다. 완전히 응고된 금속 가공물은 무작위로 배열된 것처럼 보이는 입자의 배열로 구성됩니다.

결정립이 형성될 때마다 라인 결함이 발생할 가능성이 있습니다. 이러한 결함은 전위로 알려진 결정 구조의 누락된 조각입니다. 이러한 전위와 결정립 전체 및 결정립 경계를 통한 후속 이동은 금속 연성의 기초입니다.

공작물의 단면을 장착하고, 연마하고, 연마하고, 에칭하여 입자 구조를 확인합니다. 균일하고 등축인 경우 광학현미경으로 관찰한 미세구조는 직소 퍼즐처럼 보입니다. 실제로 입자는 3차원적이며 각 입자의 단면은 가공물 단면의 방향에 따라 다르게 보입니다.