개념 한 쪽
이산화탄소가스아크용접기능사 금속재료의 일반적 성질 — 열의 흐름과 가공이 바꾸는 성질
금속재료의 성질은 열을 얼마나 빨리 빼앗는지, 힘을 받으면 어떻게 변하는지로 드러난다. 열전도율에 따라 냉각 속도가 달라지고, 가공은 강도와 연성을 바꾼다. 크리프와 인성, 비중도 재료를 고르는 기준이 된다.
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뜻
열전도율은 냉각 속도를 정한다. 용접 입열이 같을 때 열전도율이 큰 금속일수록 열을 빨리 빼앗겨 냉각이 빠르다. 열전도율은 구리, 연강, 납, 스테인리스강 순으로 높다. 그래서 냉각이 가장 빠른 금속은 구리이고, 가장 느린 쪽은 스테인리스강이다.
가공은 재결정 온도로 나뉜다. 재결정 온도보다 높은 온도에서 하는 가공이 열간가공이고, 낮은 온도에서 하는 가공이 냉간가공이다. 냉간가공을 하면 가공경화가 일어나 항복강도, 인장강도, 경도가 높아지고 연신율은 낮아진다. 강도가 저하된다는 설명은 가공경화와 반대다.
재결정 온도도 성질이다. 가공도가 클수록 재결정 온도는 낮아진다. 가공도가 낮을수록 낮아진다는 설명은 방향을 뒤집은 것이다. 쇼트피닝은 강이나 주철의 작은 입자(지름 0.5~1.0mm)를 고속으로 분사해 표면 경도와 피로강도를 높이는 냉간가공법이다.
시험으로 재는 성질도 있다. 크리프는 일정한 하중과 온도를 오래 유지할 때 시간이 지나며 변형률이 늘어나는 현상이며, 이를 재는 시험이 크리프 시험이다. 인성은 충격 하중에 견디는 능력이고, 그 척도는 샤르피나 아이조트 충격시험의 충격치다. 비중은 구리 8.93, 망간 7.43, 크롬 7.19, 바나듐 6.11 순이므로 보기 가운데 구리가 가장 높다.
예제
선지 판단은 열전도와 냉각의 방향을 먼저 본다. 냉각이 가장 느린 재료를 물으면 열전도율이 가장 낮은 스테인리스강, 가장 빠른 재료를 물으면 구리를 고른다. 가공 문제에서는 재결정 온도를 기준선으로 잡는다. 냉간가공의 특징을 물으면 강도와 경도가 올라가고 연신율이 내려간다는 방향을 확인한다.
자주 묻는 물음
- 냉각 속도는 무엇으로 정해지나요?
- 용접 입열이 같을 때 열전도율이 큰 금속일수록 냉각이 빠릅니다. 열전도율은 구리, 연강, 납, 스테인리스강 순으로 높습니다.
- 열간가공과 냉간가공은 어떻게 나누나요?
- 재결정 온도를 기준으로 그보다 높은 온도에서 하는 가공이 열간가공, 낮은 온도에서 하는 가공이 냉간가공입니다.
- 냉간가공과 쇼트피닝은 어떤 성질을 바꾸나요?
- 냉간가공은 가공경화로 항복강도, 인장강도, 경도를 높이고 연신율을 낮춥니다. 쇼트피닝은 작은 입자를 고속 분사해 표면 경도와 피로강도를 높입니다.
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