[일반기계기사]기계재료 part 최다빈출 정리
이번에는 기계재료 part에 대해 정리를 해볼까 합니다.
공부를 하시다보면 출제되는 문제수에 비에 양이 엄청나게 많다는 것을 알게 될겁니다....
그래서 제 생각에는 이런식으로 외우는 part는 많이 출제된 부분 위주로 먼저 공부를 한 후
그 주변을 공부해서 과락을 방지하는 느낌으로 공부하는게 합격전략이 될 것 같습니다.
정리된 양이 많다고 생각될 수도 있지만 최소한 이정도는 알고 시험을 치셔야합니다.
먼저 일반기계기사에 출제되는 Fe-C Phase Diagram에 대해 정리해드리겠습니다.
《 Fe-C Phase Diagram 》
우선적으로 위에 그림을 다 알고 계시는게
이후에 정리되는 열처리 등을 이해하는 데에 도움이 될겁니다.
이제 Fe-C Phase Diagram에 관련된 내용정리와 나머지 부분 정리를 하겠습니다.
⦁ 공석점 : 723℃ // 공정점 :1130℃ // 포정점 : 1495℃ // 자기변태점 : 강(770℃) , 순철(768℃)
⦁ Fe3C(탄화철) : 시멘타이트(Cementite)
→ 6.68%의 탄소를 함유한 탄화철로 매우 단단하고 부스러지기 쉽다.
따라서 압연이나 단조작업을 할 수 없다.
⦁ A1(723℃)은 순철에는 존재하지않고 강에만 존재
⦁ 탄소강의 5대원소
: 탄소(C), 망간(Mn), 규소(Si), 인(P), 황(S)
cf) P : 상온취성의 원인, 강도와 경도를 증가시키고 결정립을 조대화시킴
cf) S : 적열취성의 원인
****** 강의 열처리 ******
⦁ 담금질 온도
① 아공석강 : A3(912℃)보다 30~50℃ 높게
② 과공석강 : A1(723℃)보다 30~50℃ 높게
⦁ 서브제로처리(=심냉처리)
잔류 오스테나이트(A)를 0℃ 이하로 냉각하여 마르텐자이트(M)화하는 열처리
① 담금질한 조직의 안정화
② 게이지강 등의 자연시효
③ 공구강의 경도증가와 성능향상
④ 수축끼워맞춤
⦁ 뜨임(tempering)
담금질한 강은 경도가 크나 반면 취성을 가지게 되므로 경도는 저하되더라도 인성을 증가시키기위해 변태점 이하에서 재가열 하여 재료에 알맞은 속도로 냉각시켜주는 열처리. 변형(strain)을 감소시키기 위해서 행한다.
****** 주철 ******
⦁ 마우러조직도
1924년 Maurer가 만든 것으로 C와 Si량에 따른 주철의 조직도를 나타낸 것이다.
⦁ 구상흑연주철 : 인장강도가 가장 크다.
⦁ 흑연을 구상화시키는 원소 : Mg, Ce, Ca
****** 특수강(=합금강) ******
⦁ 항온열처리
① 마템퍼링
: Ms점과 Mf점 사이에서 항온변태시킨 후 열처리하여 얻은 베이나이트(B)와 마텐자이트(M)의 혼합조직
② 마퀜칭
: S곡선의 코 아래서 항온 열처리 후 뜨임하면 담금균열과 변형이 적어 복잡한 부품의 담금질에 사용한다. 즉, 마텐자이트 변태를 시키는 담금질이다.
③ 오스템퍼링
: S곡선에서 코와 Ms점 사이에서 항온변태를 시킨 열처리하는 것으로서 점성이 큰 베이나이트조직을 얻을 수 있어 뜨임이 필요없고, 담금균열과 변형이 발생하지 않는다.
④ 오스포밍
: 과냉 오스테나이트 상태에서 소성가공하고 그 후의 냉각 중에 마르텐자이트와하는 방법을 말하며 인장 강도 300kg/mm2, 신장 10%의 초강력성이 발생된다.
⦁ 강의 표면경화법
① 물리적 표면경화법 : 고주파경화법, 화염경화법
② 화학적 표면경화법 : 침탄법(C : 탄소), 질화법, 청화법
③ 금속침투법 : 세라다이징(Zn : 아연), 크로마이징(Cr : 크롬), 칼로라이징(Al : 알루미늄),
실리콘나이징(Si : 규소), 보로나이징(B : 붕소)
④ 기타 표면경화법 : 숏피닝, 방전경화법
cf)숏피닝
금속재료의 표면에 강이나 주철의 작은입자들을 고속(or 고압)으로 분사시켜 표면층의 경도를 높이는 방법으로 피로한도(or 피로강도), 탄성한계를 향상시키는 냉간가공법.
⦁ 몰리브덴(Mo)
뜨임취성방지, 고온에서의 인장강도 증가, 탄화물을 만들고 경도증가, 담금질 효과 증대, 크리프 저항, 내식성의 증대
⦁ 자경성(self hardening steel)
특수원소를 첨가하여 가열후 공냉하여도 저연히 경화하여 담금질 효과를 얻는 것으로 Ni, Mn, Cr은 크나 W, Mo는 비교적 작다. 그 중에서 Cr이 가장 우수하다.
대기 속에서 열처리되는 것으로 임계냉각속도를 작게하여 경화성을 가지게 한다.
⦁ 망간(Mn)강
Mn을 다량으로 첨가한 Mn강은 공기 중에서 냉각하여도 쉽게 마텐자이트 또는 오스테나이트 조직으로 된다.
① 저망간(Mn)강(=듀콜강)
: 1~2%Mn으로 항복점과 인장강도가 대단히 크다. 전연성의 감소가 비교적 적다.
② 고망간(Mn)강(=하드필드강)
: 10~14%Mn으로 경도는 낮으나 내마모성이 크다.
⦁ 표준형 고속도강
: 0.8%C+W(18%)-Cr(4%)-V(1%)
금속재료를 빠른 속도로 절삭하는 공구에 사용되는 특수강.
표준조성은 텅스텐 18%, 크로뮴 4%, 바나듐 1%이며 '18-4-1' 고속도강라고도 한다.
****** 비철금속재료 ******
⦁ 켈밋(kelmet)
: Cu+Pb 30~40%, 고속‧고하중의 베어링용
⦁ 배빗메탈(babbit metal)
Sn(주석)-Sb(안티몬)-{Zn(아연)}-Cu(구리)
베어링재료로 사용된다.
⦁ 두랄루민(Extra Super Duralumin : ESD)
고강도 합금으로써 항공기용 재료에 사용된다.
Al-Cu-Mg-Mn-Zn-Cr계 합금이다.
****** 재료 시험 ******
⦁ 에릭슨 시험
재료의 연성을 알기위한 것으로 구리판 알루미늄판 및 기타연성판재를 가압 성형하여 변형능력을 시험하는 것이며 커핑시험이라고도 한다.
⦁ 쇼어 경도
압입체를 사용하지 않고 낙하체를 이용하는 반발경도 시험법. 제품의 표면을 손상시키지 않고 경도측정 가능. 주로, 완성된 제품의 경도측정에 적당하다.