원자 수준에서 스테인레스 강의 성형성을 이해

입자, 연성, 소성 및 탄성 변형, 파괴 및 냉간 가공은 파괴 및 균열을 방지하고 성형성을 최적화하기 위한 성형 공정에 중요합니다. 제공된 이미지

금속 제조 제조업체는 금속의 물리적 특성에 따라 기능을 수행하기 위해 금속을 선택합니다. 스테인레스 스틸 배기관은 녹이 슬지 않아야 합니다. 제트기의 열교환기는 공격적인 서비스 환경에서 높은 온도를 견뎌야 합니다.

분명히 금속이 거동하거나 거동할 수 있는 방식은 기능에 매우 중요합니다. 이러한 예에서는 용도의 차이로 인해 특정 합금이 선택됩니다. 금속 제작자는 산업용 스테인리스강 가공 제품을 성공적으로 생산하려면 스테인리스강의 거동을 이해해야 합니다.

제작자가 고려해야 할 가장 중요한 금속 특성 중 하나는 연성입니다. 연성은 소성적으로 변형되고 파손되지 않고 변형될 수 있는 재료의 능력입니다.

대장장이의 역사적 과정에는 금속을 망치로 두드려 형태를 만드는 것이 포함되었습니다. 칼날과 같은 모양은 만드는 데 복잡한 굽힘이나 형태가 필요하지 않기 때문에 생산이 상대적으로 간단합니다. 그러나 망치로 두드린 칼날과 모양은 일회성이었습니다. 각 작품은 어떤 의미에서는 독특한 예술 작품이었습니다. 오늘날 금속 성형업체는 사양에 맞게 스테인리스강 부품을 반복적으로 생산해야 합니다. 대장간 작업과 달리 즉석에서 수정할 수 있는 "흔들 공간"이 적습니다.

변형을 통해 금속이 특정 형상으로 형성될 수 있습니다. 연성 특성을 이해하는 것은 성공을 위해 매우 중요합니다. 제조업체는 최종 형태가 필요한 물리적 특성을 충족하도록 필요한 성형을 적절하게 촉진하기 위해 기계적 특성을 기반으로 합금을 선택해야 합니다.

금속 제조자는 재료 신장률(재료 인증에 표시됨), 일반적인 응용 분야 및 가공 경화 속도와 같은 특성을 관찰하여 합금 연성에 대한 좋은 통찰력을 얻을 수 있습니다. 그러나 연성은 원자 수준에서 발생합니다. 연성이 무엇인지, 그리고 이것이 공정에 중요한 이유를 완전히 이해하려면 원자 수준을 살펴보는 것이 중요합니다.

금속은 다른 재료와 다르게 행동합니다. 소성 변형되고 모양을 유지하며 변형 시 강도를 유지하는 능력은 독특합니다. 이러한 독특한 특성은 금속의 원자 유형과 그 결합에서 파생됩니다. 원자 결합은 본질적으로 재료의 원자 간에 전자가 전달되거나 공유되는 방식을 결정합니다. 결합은 원자를 응집성 있는 물질로 함께 유지합니다.

원자 간에 전자가 자유롭게 공유될 때 금속 원자는 금속 결합과 함께 유지됩니다. 원자는 결정 격자로 알려진 3차원의 정렬된 행으로 정렬됩니다.

금속 결합은 격자를 통한 원자의 이동을 허용합니다. 소성 변형 능력을 정의하는 것은 바로 이 원자 운동입니다.

변형은 압축 또는 인장 응력 하에서 발생할 수 있습니다. 이러한 응력 유형은 모든 제조 프로세스를 정의합니다.

금속 원자는 잘못 정렬된 입자 경계보다 더 쉽게 입자 벌크를 통해 이동할 수 있습니다. 모든 진입로가 고속도로보다 갑자기 10피트 더 높은 고속도로를 주행한다고 상상해 보십시오. 진입로에 접근하려면 운전자는 물리적으로 차량을 공중에서 10피트 들어 올려야 합니다.

압축 상태에서 금속 원자가 움직이는 것을 가단성, 장력 상태에서 연성이라고 합니다. 두 용어 모두 가소성(plasticity)으로 정의되며, 이는 균열 없이 변형될 수 있는 재료의 능력을 나타냅니다.

코이닝은 가단성에 의존하는 압축 제조 공정입니다. 딥 드로잉은 연성에 의존하는 인장 공정입니다.

두 프로세스 모두에서 원자는 서로 다른 방법으로 이동하지만 둘 다 작동하려면 원자 이동이 필요합니다. 도자기 디너 접시에 동전을 만들어 보세요. 도자기는 금속 결합이 아닌 공유 결합을 포함하는 세라믹입니다. 금속 결합과 달리 공유 결합은 전자를 자유롭게 공유하지 않으므로 원자 이동을 방해합니다. 압력을 받으면 원자 운동이 부족하여 판이 부서집니다. 소성 변형이 불가능합니다. 이러한 이유로 금속은 코이닝 작업에 가장 적합한 재료입니다.