금속과 합금의 세계와 관련하여 Cast Brass는 특히 배관, 전기 및 장식 예술과 같은 산업에서 매우 중요한 재료로 두드러집니다. 오랫동안 서있는 캐스트 황동 공급 업체로서, 캐스트 황동의 궁극적 인 인장 강도에 대한 수많은 문의를했습니다. 이 블로그에서는 궁극적 인 인장 강도의 개념을 탐구하고 캐스트 황동의 의미를 탐구하고 그 영향에 영향을 미치는 요소에 대해 논의 할 것입니다.
궁극적 인 인장 강도 이해
캐스트 황동에 대해 구체적으로 이야기하기 전에 먼저 궁극적 인 인장 강도가 무엇인지 이해합시다. 궁극적 인 인장 강도 (UTS)는 궁극적 인 강도로도 알려져 있으며, 재료가 깨지기 전에 스트레칭되거나 당기는 동안 견딜 수있는 최대 응력입니다. 그것은 단위 면적당 힘의 단위, 일반적으로 megapascals (MPA) 또는 평방 인치당 파운드 (PSI)로 측정됩니다.
이를 시각화하려면 금속 막대를 당기고 있다고 상상해보십시오. 점차 당기기 힘을 증가 시키면 막대가 늘어나 기 시작합니다. 처음에는 변형이 탄성이므로 힘을 방출하면 막대가 원래 모양으로 돌아갑니다. 그러나 힘을 계속 증가시킬 때 변형이 플라스틱이되는 지점에 도달하고 힘이 제거 될 때에도 막대가 원래 형태로 완전히 돌아 오지 않습니다. 결국, 힘이 너무 커서 막대가 부러집니다. 파손 직전에 적용된 최대 힘은 막대의 원래 크로스 단면 영역으로 나뉘어져 궁극적 인 인장 강도를 제공합니다.
캐스트 황동의 궁극적 인 인장 강도
Cast Brass는 주로 구리 및 아연으로 구성된 합금이며, 특정 특성을 향상시키기 위해 납, 주석 또는 알루미늄과 같은 소량의 다른 요소가 있습니다. 주조 황동의 궁극적 인 인장 강도는 조성, 사용 된 주조 공정 및 열 처리에 따라 크게 달라질 수 있습니다.
일반적으로, 일반적인 주조 황동 합금의 궁극적 인 인장 강도는 약 200 MPa ~ 600 MPa (29,000 psi ~ 87,000 psi)입니다. 예를 들어, 비교적 높은 아연 함량과 최소 추가 요소를 갖는 간단한 캐스트 황동 합금은이 범위의 하단에서 약 200-300 MPa에서 궁극적 인 인장 강도를 가질 수 있습니다. 반면에, 신중하게 균형 잡힌 조성물과 적절한 열처리를 갖춘보다 복잡한 황동 합금은 600 MPa에 접근하는 궁극적 인 인장 강도를 달성 할 수 있습니다.
주조 황동의 강도에 기여하는 주요 요인 중 하나는 구리 매트릭스에서 아연이 제공하는 고체 용액 강화입니다. 아연 원자가 구리 격자에 용해되면 격자 구조를 왜곡하여 탈구 (결정 구조의 결함)가 이동하기가 더 어렵습니다. 탈구 운동에 대한 이러한 저항은 재료의 강도를 증가시킵니다.
캐스트 황동의 궁극적 인 인장 강도에 영향을 미치는 요인
구성
앞에서 언급했듯이, 캐스트 황동의 구성은 궁극적 인 인장 강도를 결정하는 데 중요한 역할을합니다. 구리 대 아연의 비율은 주요 요인입니다. 일반적으로 아연 함량이 증가함에 따라 황동 합금의 강도는 초기에 증가합니다. 그러나 아연 함량이 너무 높아지면 합금이 부서지기 쉽고 궁극적 인 인장 강도가 감소하기 시작할 수 있습니다.
다른 합금 요소들도 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어, 납은 가공성을 향상시키기 위해 종종 추가됩니다. 그러나, 과도한 납은 입자 경계에서 개별 입자를 형성하는 경향이 있기 때문에 과도한 납은 합금의 강도를 감소시킬 수 있으며, 이는 응력 - 농도 지점으로 작용하고 균열 개시를 촉진 할 수 있습니다. 주석은 특히 해양 환경에서 황동의 부식성과 강도를 향상시킬 수 있습니다. 알루미늄은 금속 간 화합물을 형성하여 황동의 강도와 경도를 향상시킬 수 있습니다.
캐스팅 과정
캐스트 황동 성분을 생성하는 데 사용되는 주조 과정은 또한 궁극적 인 인장 강도에 영향을 미칩니다. 모래 캐스팅, 투자 캐스팅 및 다이 캐스팅을 포함한 몇 가지 캐스팅 방법이 있습니다.
파이프 피팅을위한 황동 모래 주조 주조일반적이고 다재다능한 방법입니다. 모래 주조에서 녹은 황동을 모래 곰팡이에 붓습니다. 모래 주조의 냉각 속도는 상대적으로 느리기 때문에 거친 입자 구조를 초래할 수 있습니다. 거친 - 입자 된 물질은 일반적으로 미세한 재료에 비해 강도가 낮습니다. 탈구는 더 큰 곡물에서 더 쉽게 움직일 수 있기 때문입니다. 그러나 모래 주조는 크고 복잡한 모양의 구성 요소를 생산할 수 있습니다.
반면에 투자 캐스팅은 높은 수준의 치수 정확도와 더 미세한 표면 마감을 제공합니다. 투자 주조의 냉각 속도는 모래 주조보다 빠르며, 이는 더 미세한 곡물 구조와 잠재적으로 더 높은 궁극적 인 인장 강도로 이어질 수 있습니다.
다이 - 캐스팅은 용융 황동을 고압 하에서 강철 다이로 강제하는 것을 포함합니다. 이 공정은 매우 빠른 냉각 속도와 미세한 입자 구조를 초래하여 종종 강도 주물로 이어집니다. 그러나 다이 - 캐스팅은 다이 디자인의 한계로 인해 작고 단순한 모양의 구성 요소에 더 적합합니다.
열처리
열처리는 주조 황동의 궁극적 인 인장 강도를 크게 바꿀 수 있습니다. 어닐링은 일반적인 열 - 처리 과정입니다. 캐스트 놋쇠를 특정 온도로 가열 한 다음 천천히 냉각하는 것이 포함됩니다. 어닐링은 캐스팅에서 내부 응력을 완화하고, 연성을 개선하며, 경우에 따라보다 균일 한 미세 구조의 형성을 촉진하여 강도를 증가시킬 수 있습니다.
담금질과 템퍼링은 다른 열 - 처리 방법입니다. 담금질에는 가열 된 황동을 빠르게 냉각시키는 것이 포함되며, 이는 과포화 된 고체 용액을 잠그고 강도를 증가시킬 수 있습니다. 그러나 담금질은 또한 높은 내부 응력을 불러 일으키고 재료를 부서지게 만들 수 있습니다. 그런 다음 템퍼링은 이러한 스트레스를 완화하고 담금질 된 황동의 강인성을 향상시키는 데 사용됩니다.
응용 분야에서 궁극적 인 인장 강도의 중요성
캐스트 황동의 궁극적 인 인장 강도는 많은 응용 분야에서 중요한 특성입니다. 예를 들어 배관에서 황동 파이프 피팅은 흐르는 물 또는 가스의 압력을 견딜 수 있어야합니다. 최종 인장 강도가 낮은 피팅은 고압 하에서 파열되어 누출 및 잠재적 안전 위험이 발생할 수 있습니다.
전기 산업에서는 캐스트 황동 부품이 커넥터 및 터미널에 사용됩니다. 이러한 구성 요소는 신뢰할 수있는 전기 연결, 특히 진동 또는 기계적 응력이있을 수있는 응용 분야에서 충분한 강도를 가져야합니다.
장식 응용 분야에서는 미학이 중요하지만, 캐스트 놋쇠의 강도는 또한 장식 조각이 깨지지 않고 정상적인 핸들링과 환경 스트레스를 견딜 수 있도록해야합니다.
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참조
- ASM 핸드북 볼륨 2 : 속성 및 선택 : 비철 합금 및 특수 - 목적 자료. ASM 국제.
- 금속 핸드북 데스크 에디션, 3 판. ASM 국제.
- Callister, WD, & Rethwisch, DG (2017). 재료 과학 및 공학 : 소개. 와일리.
