기계재료학 - 재료의 소성변형 정리

재료의 소성변형이란, 어떤 재료의 변형이 응력을 제거했을 때 사라진다면 그 재료는 탄성거동을 한다고 말하며 탄성거동이 발생하기 위한 가장 큰 응력을 탄성한도라고 부른다.

어떤 재료의 변형이 응력을 제거했을 때 0으로 되돌아 오지 않는다면 그 재료는 소성 거등을 한다고 말한다.(영구변형)

 

금속을 변형시키기 위한 금속가공은 절삭가공과 비절삭가공이 있다.

절삭가공 : 재료를 깎아서 만드는 공작법으로 외력이 작용한다. (선반,밀링,연삭,드릴링,탭가공)

비절삭가공(소성가공) : 외력을 가하여 변형을 만드는 것(압연,단조,압출,인발,판금)

절삭가공 및 비절삭가공으로 인해 소성변형이 발생한다.

소성변형 : 응력을 제거해도 영구적으로 변형이 발생하는 것.

슬립 : 전단응력에 의해서 발생.

쌍정 : 전단응력 성분이 없는 점 - 수직응력이 작용하는 면

 

임계전단응력 : 외력이 증가하여 임계값에 도달하면 슬립이 일어남. 이때의 전단응력

즉, 슬립이 일어나기 위한 최소한의 전단응력

 

슬립면 : 결정 내의 원자밀도가 가장 조밀하거나 그에 가까운 면

슬립방향 : 원자간격이 가장 작고, 가장 조밀한 방향

 

쌍정은 슬립보다 훨씬 빠르게 일어난다.

-소성변형속도가 매우 빠를 때, 저온,FCC(면심입방격자)금속의 결정립 성장 시

-아주 낮은 온도에서 쌍정에 필요한 응력은 슬립보다 낮기 떄문에 쌍정에 의한 소성변형이 일어남

재결정 : 냉간 가공한 금속 가열시 내부 응력이 감소하고, 물리적/기계적 성질이 변화하는 과정을 회복이라함.

온도가 계속 상승하면 어느 온도에서부터결정이 변화하여 새로운 결정립을 만들게 되는데 이것을 재결정이라함.

재결정 온도 : 재결정을 시작하여 1시간안에 재결정이 완료되는 온도.

결정입자의 성장 : 재결정에 의해 생긴 입자는 온도가 상승시 서로 이웃하는 결정립으로 성장하여 결정립의 평균크기가 증대하는데 이를 결정입자의 성장이라고 함.

 

냉간가공 (상온가공) : 재결정 온도 이하에서 가공하는 것

1.치수정밀도가 좋고, 2.표면상태가 양호하며, 3.기계적성질을 개선할 수 있음 4.가공방향으로 방향에 따라 강도가 달라짐

 

열간가공 (고온가공) : 재결정 온도 이상에서 가공하는것.

1.치수정밀도가 나쁘고, 2.표면상태가 불량하나, 3.재질의 균일화가 이루어짐.-잔류응력은 낮음4.작은힘으로 큰 변형을 줄 수 있음. 5.가공도가 커서 거친 가공에 적합함. 6.연신율,단면수축률,충격치 등의 기계적 성질이 개선됨.

 

냉간가공과 열간가공의 기준온도 : 재결정 온도

청열취성 : 200~300도 부근에서 강의 인장강도 및 경도가 증가하고 취성이 높아지는 성질

가공경화 : 재결정 온도 이하에서 가공하면 할 수록 단단해지는 현상

 

소성가공법 = 단조,압연,압출,인발,전조,판금

단조 : 망치로 때리거나 압력을 가하는 등 고압을 이용해 금속 성형

열간단조,냉간단조,주조가 있음.

압연 : 회전 롤러사이를 통과시켜 얇은 두께로 만듦

압출 : 실린더 내의 속을 랩에 압력을 가하여 밀어내는 가공방법

인발 : 인발다이스를 통과시켜 지름을 감소시키는 방법