비철금속

철 재료는 우수성, 다양한 기계적 특성 및 낮은 비용으로 인해 엔지니어링 산업에서 광범위하게 사용됩니다. 여전히 비철 재료는 일반적으로 높은 비용에도 불구하고 철 합금과 비교하여 특정 특성으로 인해 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 이러한 합금에서 원하는 기계적 특성은 가공 경화, 시효 경화 등을 통해 얻을 수 있지만 철 합금에 사용되는 일반적인 열처리 공정을 통해서는 얻을 수 없습니다. 관심의 주요 비철 재료 중 일부는 알루미늄, 구리, 아연 및 마그네슘입니다

1. 알루미늄

모든 비철 합금 중에서 알루미늄과 그 합금은 뛰어난 특성 때문에 가장 중요합니다. 엔지니어링 산업에서 사용되는 순수 알루미늄의 일부 특성은 다음과 같습니다.

1) 우수한 열전도율 (0.53 cal / cm / C)
2) 우수한 전기 전도도 (376600 / ohm / cm)
3) 낮은 질량 밀도 (2.7g / cm)
4) 저 융점 (658C)
5) 우수한 내식성
6) 무독성입니다.
7) 반사율이 가장 높고 (85 ~ 95 %) 방사율이 매우 낮습니다 (4 ~ 5 %).
8) 매우 부드럽고 연성이있어 제조 특성이 매우 우수합니다.

순수 알루미늄이 일반적으로 사용되는 응용 분야 중 일부는 전기 전도체, 라디에이터 핀 재료, 에어컨 장치, 광학 및 광 반사기, 호일 및 포장 재료에 있습니다. 

위의 유용한 응용 분야에도 불구하고 순수한 알루미늄은 다음과 같은 문제로 인해 널리 사용되지 않습니다.

1) 인장 강도 (65MPa) 및 경도 (20BHN)가 낮음
2. 용접이나 납땜이 매우 어렵습니다.

알루미늄의 기계적 특성은 합금으로 인해 실질적으로 향상 될 수 있습니다. 사용되는 주요 합금 원소는 구리, 망간, 실리콘, 니켈 및 아연입니다.

알루미늄과 구리는 화합물 CuAl2를 형성합니다. 548 C 이상의 온도에서는 액체 알루미늄에 완전히 용해됩니다. 이것이 급냉되고 인공적으로 노화되면 (100-150C에서 장기간 유지) 경화 된 합금이 얻어진다. 숙성되지 않은 CuAl2는 알루미늄과 구리의 고용체로부터 석출 될 시간이 없어 불안정한 위치 (상온에서 과포화)에있다. 노화 과정은 CuAl2의 매우 미세한 입자를 침전시켜 합금을 강화시킵니다. 이 프로세스를 솔루션 강화라고합니다.

사용 된 다른 합금 원소는 최대 7 % 마그네슘, 최대 1. 최대 1. 5 % 망간, 최대 13 % 실리콘, 최대 2 % 니켈, 최대 5 % 아연 및 최대 1.5 % 철입니다. 이 외에도 티타늄, 크롬 및 콜 럼븀도 소량 첨가 할 수 있습니다. 영구 성형 및 다이캐스팅에 사용되는 몇 가지 전형적인 알루미늄 합금의 구성은 그 용도와 함께 표 2에 나와 있습니다. 영구 주형 또는 압력 다이 캐스팅을 사용하여 주조 한 후 이러한 재료의 예상되는 기계적 특성은 표 2.1에 나와 있습니다.

2. 구리

알루미늄과 유사하게 순수 구리는 다음과 같은 특성으로 인해 널리 사용됩니다.

1) 순수한 구리의 전기 전도도는 가장 순수한 형태로 높은 (5.8 x 105 / ohm / cm)입니다. 작은 불순물은 전도성을 크게 떨어 뜨립니다. 예를 들어 0.1 % 인은 전도도를 40 % 감소시킵니다.

2) 매우 높은 열전도율 (0. 92 cal / cm / C)

3) 중금속 (비중 8.93)

4) 브레이징으로 쉽게 결합 가능

5) 부식에 강하고,

6) 즐거운 색상입니다.

순수 구리는 전선, 버스 바, 전송 케이블, 냉장고 튜브 및 배관의 제조에 사용됩니다.

가장 순수한 상태의 구리의 기계적 특성은 그다지 좋지 않습니다. 부드럽고 상대적으로 약합니다. 기계적 특성을 향상시키기 위해 수익성있게 합금 할 수 있습니다. 사용되는 주요 합금 원소는 아연, 주석, 납 및 인입니다.

구리와 아연의 합금을 황동이라고합니다. 아연 함량이 최대 39 % 인 구리는 단상 (α 상) 구조를 형성합니다. 이러한 합금은 연성이 높습니다. 합금의 색상은 아연 함량이 20 %까지 빨간색으로 유지되지만 그 이상은 노란색이됩니다. β 상이라고 불리는 두 번째 구조 성분은 아연의 39 ~ 46 % 사이에서 나타납니다. 실제로 증가 된 경도의 원인은 금속 간 화합물 CuZn입니다. 소량의 망간과 니켈을 첨가하면 황동의 강도가 더욱 높아집니다.

구리와 주석의 합금을 청동이라고합니다. 청동의 경도와 강도는 주석 함량의 주름과 함께 증가합니다. 주석 비율이 5 이상으로 증가하면 연성이 감소합니다. 알루미늄도 추가되면 (4 ~ 11 %) 결과 합금은 알루미늄 청동으로 불리며 내식성이 상당히 높습니다. 브론즈는 값 비싼 금속 인 주석의 존재로 인해 황동에 비해 상대적으로 비쌉니다.

3. 기타 비철금속

아연

아연은 용융 온도 (419.4 ° C)가 낮고 내식성이 높아 아연의 순도에 따라 증가하기 때문에 주로 엔지니어링에 사용됩니다. 부식 저항은 표면에 보호 산화물 코팅이 형성되어 발생합니다. 아연의 주요 용도는 강철을 부식으로부터 보호하기위한 아연 도금, 인쇄 산업 및 다이 캐스팅에 있습니다.

아연의 단점은 변형 된 조건에서 나타나는 강한 이방성, 노화 조건에서 치수 안정성 부족, 저온에서의 충격 강도 감소 및 입계 부식에 대한 민감성입니다. 95.C 이상의 온도에서는 인장 강도와 경도가 크게 감소하므로 사용할 수 없습니다.

다이캐스팅에 널리 사용되는 이유는 압력이 낮아 다른 다이캐스팅 합금에 비해 다이 수명이 길기 때문입니다. 또한 가공성이 매우 우수합니다. 아연 다이캐스팅으로 얻은 마감은 분할면에 존재하는 플래시를 제거하는 것을 제외하고는 추가 처리를 보장하기에 적합합니다.

마그네슘

가벼운 무게와 우수한 기계적 강도로 인해 마그네슘 합금은 매우 빠른 속도로 사용됩니다. 동일한 강성을 위해 마그네슘 합금은 C25 강철 중량의 37. 2 % 만 필요하므로 무게가 줄어 듭니다. 사용되는 두 가지 주요 합금 원소는 알루미늄과 아연입니다. 마그네슘 합금은 샌드 캐스트, 영구 몰드 캐스트 또는 다이 캐스트가 될 수 있습니다. 샌드 캐스트 마그네슘 합금 구성 요소의 특성은 영구 몰드 캐스트 또는 다이 캐스트 구성 요소의 특성과 비슷합니다. 다이캐스팅 합금은 일반적으로 구리 함량이 높기 때문에 2 차 금속으로 만들어 비용을 절감 할 수 있습니다. 그들은 자동차 바퀴, 크랭크 케이스 등을 만드는 데 사용됩니다. 함량이 높을수록 압연 및 단조 부품과 같은 마그네슘 가공 합금의 기계적 강도가 높아집니다. 마그네슘 합금은 대부분의 전통적인 용접 공정으로 쉽게 용접 할 수 있습니다. 마그네슘 합금의 매우 유용한 특성은 높은 가공성입니다. 저탄소 강에 비해 가공에 약 15 %의 전력 만 필요합니다.