연성이란?- 영향을 미치는 의미 및 요인

연성이란?

연성은 재료가 파단 없이 당겨지거나 소성 변형되는 능력입니다. 따라서 재료가 얼마나 '부드럽거나' 가단성이 있는지를 나타냅니다. 강철의 연성은 존재하는 합금 원소의 유형과 수준에 따라 다릅니다.

예를 들어, 탄소의 증가는 강도는 증가하지만 연성은 감소합니다. 연성은 일반적으로 인발(예: 와이어로)에 대한 재료의 순응성으로 설명되는 기계적 특성입니다. 재료 과학에서 연성은 재료가 파손되기 전에 인장 응력 하에서 소성 변형을 견딜 수 있는 정도로 정의됩니다.

연성은 엔지니어링 및 제조에서 중요한 고려 사항으로, 특정 제조 작업(예: 냉간 가공)에 대한 재료의 적합성과 기계적 과부하를 흡수하는 능력을 정의합니다. 일반적으로 연성으로 설명되는 재료에는 금과 구리가 포함됩니다.

유사한 기계적 특성인 가단성은 압축 응력 하에서 파손 없이 소성 변형되는 재료의 능력을 특징으로 합니다. 역사적으로 재료는 망치질이나 롤링으로 성형할 수 있는 경우 가단성으로 간주되었습니다. 납은 상대적으로 가단성이 있지만 연성이 아닌 재료의 예입니다.

 

 

예

금, 은, 구리, 에르븀, 테르븀, 사마륨 알루미늄을 포함한 대부분의 금속은 연성 재료의 좋은 예이며 강철은 연성이 높습니다. 연성이 높지 않은 금속의 예로는 텅스텐 및 고탄소강이 있습니다. 비금속은 일반적으로 연성이 아닙니다.

 

연성을 측정하는 방법

연성은 금속이 부서지지 않고 변형되는 능력입니다. 균열 없이 다른 모양으로 성형되거나 압착될 수 있는 금속은 연성으로 간주됩니다. 파괴되는 금속은 취성(기본적으로 연성의 반대)으로 분류됩니다.

연성은 성형성에 중요한 역할을 합니다. 지나치게 부서지기 쉬운 금속은 성공적으로 형성되지 않을 수 있습니다. 예를 들어, 금속 조각이 가는 와이어로 늘어나면 약간의 연성이 있어야 합니다.

금속이 너무 부서지기 쉬운 경우 금속이 늘어나기 시작하면 바로 부서집니다. 연성은 구조 프로젝트의 주요 안전 고려 사항이기도 합니다. 연성은 구조가 무거운 하중을 받을 때 파열되지 않고 어느 정도 구부러지고 변형되도록 합니다.

연신율 및 감소율은 연성을 측정하는 두 가지 방법입니다.

▷ 백분율 연신율은 인장 시험 중에 파손될 때까지 당겨진 후 금속이 원래 길이의 백분율로 변형되는 길이를 측정합니다.
▷ 감소율은 인장 시험으로 인한 파열 후 금속 시편 단면의 가장 좁은 부분을 측정합니다.

 

연성은 온도에 따라 달라질 수 있으므로 응용 분야에서 금속이 가해지는 온도를 고려해야 합니다. 대부분의 금속에는 도움이 될 수 있는 연성-취성 전이 온도 차트가 있습니다.

 

연성이 있는 금속은?

알류미늄, 놋쇠, 구리, 저탄소강, 금, 은, 주석, 리드
취성으로 간주되는 금속에는 주철, 크롬 및 텅스텐이 있습니다. 높은 연성을 요구하는 응용 분야의 예로는 금속 케이블, 스탬핑 및 구조용 빔이 있습니다.

 

재료과학

금은 매우 연성입니다. 그것은 monatomic 와이어로 당겨지고 끊어지기 전에 더 늘어날 수 있습니다.

연성은 금속 가공에서 특히 중요합니다. 응력 하에서 균열, 파손 또는 부서지는 재료는 망치질, 롤링, 드로잉 또는 압출과 같은 금속 성형 공정을 사용하여 조작할 수 없기 때문입니다. 가단성 재료는 스탬핑 또는 프레싱을 사용하여 냉간 성형할 수 있는 반면 취성 재료는 주조 또는 열성형할 수 있습니다.

높은 정도의 연성은 금속에서 주로 발견되는 금속 결합으로 인해 발생합니다. 이것은 금속이 일반적으로 연성이라는 일반적인 인식으로 이어집니다. 금속 결합에서 원자가 껍질 전자는 비편재화되어 많은 원자 간에 공유됩니다.

비편재화된 전자는 금속 원자가 다른 물질을 산산조각나게 하는 강한 반발력을 받지 않고 서로 미끄러지도록 허용합니다.

강철의 연성은 합금 성분에 따라 다릅니다. 탄소 수준을 높이면 연성이 감소합니다. Play-Doh와 같은 많은 플라스틱 및 비정질 고체도 가단성이 있습니다. 가장 연성이 있는 금속은 백금이고 가장 연성인 금속은 금입니다.

고도로 늘어나면 이러한 금속은 눈에 띄는 경화 없이 형성, 재배향 및 전위 및 수정 쌍정의 이동을 통해 왜곡됩니다.

 

금속의 연성에 영향을 미치는 요인

연성은 조성, 입자 크기, 셀 구조 등과 같은 내부 요인과 정수압, 온도, 이미 발생한 소성 변형 등과 같은 외부 요인의 영향을 받습니다.

연성에 대한 몇 가지 중요한 관찰은 다음과 같습니다.

▷ FCC 및 BCC 결정 구조를 가진 금속은 HCP 결정 구조를 가진 금속에 비해 고온에서 더 높은 연성을 나타냅니다.
▷ 입자 크기는 연성에 중요한 영향을 미칩니다. 많은 합금은 입자 크기가 몇 마이크론 정도로 매우 작을 때 초소성 거동을 보입니다.
▷ 산소 함량이 높은 강은 연성이 낮습니다.
▷ 일부 합금의 불순물은 아주 작은 비율로도 연성에 상당한 영향을 미칩니다. 0.018%의 황 불순물을 포함하는 탄소강의 연성은 약 1040°C에서 연성을 크게 감소시킵니다. 그러나 Mn 함량이 높으면 해결할 수 있습니다. 사실, Mn/S 비율은 1040°C에서 탄소강의 연성을 변경할 수 있는 요소입니다. 이 비율 값이 2일 때 퍼센트 연신율은 1040°C에서 12-15%에 불과하지만 비율이 14일 경우 110%입니다.
▷ 온도는 연성과 성형성에 영향을 미치는 주요 요인입니다. 일반적으로 연성을 증가시키지만 온도 상승으로 인한 상변태 및 미세구조 변화로 인해 특정 온도에서 연성이 감소할 수 있습니다. 스테인리스 강의 연성에 대한 온도의 영향. 연성은 1050°C에서 낮고 최대 연성은 1350°C입니다. 따라서 열간 작동 범위가 매우 좁습니다.
▷ 정수압은 연성을 증가시킵니다. 이 관찰은 Bridgeman에 의해 처음 이루어졌습니다. 비틀림 시험에서 시편의 길이는 비틀림이 증가함에 따라 감소합니다. 비틀림 시험에서 시편에 축방향 압축응력이 가해지면 축방향 응력이 없을 때보다 높은 연성을 나타냅니다. 인장 축방향 응력이 가해지면 연성은 더욱 감소합니다.