Transcript 탄소강의 기계적 성질
자동차 재료 제 6 장 탄소강 탄소강의 성질(p76) (1) 탄소강의 물리적 성질 - 탄소함량에 의해서 물리적 성질은 직선적으로 변화함(그림 6.6] - 탄소함량의 증가 : 비중, 팽창계수, 열전도도 감소 비열, 전기적 저항 증가 (2) 탄소강의 기계적 성질 - 탄소함량의 증가(1%까지) : 경도, 인장강도, 항복점 직선적 증가 연신율, 단면수축률 감소 - 탄소함량의 증가(1%초과) : 경도는 증가, 인장강도는 감소 ※ 프아송비는 탄소함유량에 관계없이 일정 탄소강의 성질(p77) (2) 탄소강의 기계적 성질 구분 페라이트 펄라이트 시멘타이트 인장강도[kg/mm2] 35 90 3.5 연 신 율[%] 40 10 0 브리넬 경도[HB] 80 200 800 결정구조 BCC α와 Fe3C의 혼합 금속간 화합물 탄소강 조직의 기계적 성질(p78] - 인장강도 : 펄라이트 > 페라이트 but 연신율 : 펄라이트 < 페라이트 - 시멘타이트 : 인장강도, 연신율 거의 없으며 취성이 대단히 크다, 자성을 띠며, 경화능력 없다. 함유원소의 영향(p79) 탄소강의 5대 원소(C, Si, Mn, P, S)가 기계적 성질에 미치는 영향은 다음과 같음 1. 규소의 영향 - 경도, 탄성한도 및 강도를 증가시킨다. - 연신율과 충격값을 감소시킨다. - 결정입자의 크기를 증대시켜 가단성, 전성을 감소시킨다. (타교재 : 용융금속의 유동성을 좋게하여 강도, 경도, 탄성한도를 증가시킴) 2. 망간의 영향 - 강의 점성증대 및 고온가공을 용이하게 한다. - 고온에서 결정이 거칠어지는 것을 방지한다. - 강도, 경도 및 인성을 증가시켜 준다. - 담금질성을 향상시킨다. - 연성을 약간 감소시킨다. - 제강시 망간을 첨가하면 황, 산소, 질소 등을 화합하여 슬래그(slag)로 만들어 제거된다. - 탄소의 흑연화를 방지한다. (타교재 : 적열취성방지, 인성증가, 담금질성 좋게함) 함유원소의 영향(p79) 탄소강의 5대 원소(C, Si, Mn, P, S)가 기계적 성질에 미치는 영향은 다음과 같음 3. 인의 영향 - 경도, 인장강도를 증가시킨다. - 절삭성을 향상시킨다. - 연성을 감소시킨다. - 철(Fe)과 화합하여 인화철(Fe3)dl 되며, 결정입자를 거칠게 하여 상온취성 또는 냉간취성을 일으킨다. (타교재 : 상온취성을 일으킨다.(인장강도, 연신율 저하) 상온취성 : 4. 황의 영향 - 가장 유해한 원소이며, 인장강도, 연신율 및 충격값을 대단히 저하시킨다. - 적열을 하면 적열취성의 원인이 된다. - 절삭성을 향상시킨다. (타교재 : 적열취성을 일으킨다(연성감소)) ※취 성※ 온도에 의한 여러 가지 취성 구분 설명 청열취성 강은 200℃~300℃에서는 강도는 크지만 연신율은 대단히 작아져서 결국 취성이 나타나는 데 이 때의 강은 청색의 산화 피막을 발생하게 된다. 이를 청열 취성이라 한다. 적열취성 황(S)이 많은 강은 고온에서 여린 성질을 나타내는데 이를 적열취성이라 한다. 상온취성 강 중에 Fe3P의 화합물로 인한 취성으로, 인(P)은 결정 입자를 조대화시켜서 강을 여리게 만 드는데, 특히 상온이나 그 이하의 온도에서는 특별히 현저해진다. 인(P)은 상온취성 또는 냉 간취성의 가장 큰 원인이 된다. 고온취성 강은 구리(Cu)의 함유량이 0.2%로 되면 고온에서 현저히 여리게 되며, 결국 고온취성을 일 으키게 된다. 냉간취성 강의 충격치는 100℃ 근처에서 최대이며 상온 이하에서는 현저히 여리게 되는데 이를 냉간 취성이라 한다. 기출문제 1. 다음 중 고온에서 강을 여리게 하는 성분으로 가장 적합한 것은? ① Mn ② Si ③ P ④ S 2. 탄소강에 첨가되어 있는 원소 중에서 선철 및 탈산제에 첨가되며 강의 경도, 탄성한계, 인장력을 높여 주지만 신도와 충격값을 감소시키는 원소는? ① Mn ② Si ③ P ④ S 3. 탄소강에서 적열취성을 일으키는 원소는? ① Mn ② Si ③ P ④ S 4. 다음 원소 중 스프링의 탄성한계를 높이기 위해 첨가하는 원소는? ① Mn ② Si ③ P ④ S 기출문제 1. 다음 중 고온에서 강을 여리게 하는 성분으로 가장 적합한 것은? ① Mn ② Si ③ P ④ S 2. 탄소강에 첨가되어 있는 원소 중에서 선철 및 탈산제에 첨가되며 강의 경도, 탄성한계, 인장력을 높여 주지만 신도와 충격값을 감소시키는 원소는? ① Mn ② Si ③ P ④ S 3. 탄소강에서 적열취성을 일으키는 원소는? ① Mn ② Si ③ P ④ S 4. 다음 원소 중 스프링의 탄성한계를 높이기 위해 첨가하는 원소는? ① Mn ② Si ③ P ④ S 기출문제 5. 다음 중 강의 상온취성의 원인이 되는 것은? ① Mn ② Si ③ P ④ S 6. 탄소강에서 P의 영향으로 맞는 것은? ① 상온에서 강이 여리게 되고 가공의 경우 균열이 생기기 쉽다 ② 연신율, 충격치를 증가시킨다 ③ 적열취성을 일으킨다 ④ 강도, 경도를 감소시킨다 7. 탄소강에서 탄소량이 증가할수록 어떤 결과가 생기는가? ① 경도감소, 연성증가 ② 경도감소, 연성감소 ③ 경도증가, 연성증가 ④ 경도증가, 연성감소 기출문제 5. 다음 중 강의 상온취성의 원인이 되는 것은? ① Mn ② Si ③ P ④ S 6. 탄소강에서 P의 영향으로 맞는 것은? ① 상온에서 강이 여리게 되고 가공의 경우 균열이 생기기 쉽다 ② 연신율, 충격치를 증가시킨다 ③ 적열취성을 일으킨다 ④ 강도, 경도를 감소시킨다 7. 탄소강에서 탄소량이 증가할수록 어떤 결과가 생기는가? ① 경도감소, 연성증가 ② 경도감소, 연성감소 ③ 경도증가, 연성증가 ④ 경도증가, 연성감소 탄소강의 용도(p80) 탄소강의 탄소의 함유량 : 0.025%~2.0% 1. 순철 : Fe 2. 탄소강 : Fe(순철) + 철강의 5대원소 함유 가. 저탄소강 : 0.3wt%C 이하 나. 중탄소강 : 0.3~0.5wt%C 다. 고탄소강 : 0.5wt%C 이상 3. 특수강 : 탄소강에 제3의 성분을 첨가 특수한 성질 부여 4. 주철 : 2.0wt%C 이상의 탄소를 포함한 것으로 주물재료로 널리 사용 탄소강의 용도(p80) 1. 탄소강 : Fe(순철) + 철강의 5대원소 함유 가. 저탄소강 : 0.3wt%C 이하 : 가공성을 요구할 때 나. 중탄소강 : 0.3~0.5wt%C : 가공성과 동시에 강인성을 요구할때 다. 고탄소강 : 0.5wt%C 이상 : 강인성과 내마모성을 요구할때