강

강은 철–탄소합금이 포함될 수 있는 상당한 농도의 기타 합금하는 요소입니다. 철에 소량의 비금속 탄소를 첨가하면 더 큰 연성을 위해 큰 연성을 거래합니다. 때문에의 매우 높은 강도,하지만 여전히 실질적인 인성,그리고 그 능력을 크게 바꾸는 열처리에 의해 강철은 하나의 가장 유용한 일반적인 철 합금에서 현대적인 사용이다., 서로 다른 조성 및/또는 열처리를 갖는 수천 개의 합금이 있습니다. 기계적 성질은 일반적으로 1.0wt%미만인 탄소의 함량에 민감합니다. Ot AISI 분류에 따르면,탄소 강철은 탄소 함량에 근거를 둔 4 개의 종류로 나누어집니다.,

유형강–에 근거를 두는 분류 구성

• 

  스틸. 강은 다른 합금 원소의 상당한 농도를 포함 할 수있는 철–탄소 합금입니다., 철에 비금속 탄소의 소량을 추가하는 것은 더 중대한 힘을 위한 그것의 중대한 연성을 거래합니다. 때문에의 매우 높은 강도,하지만 여전히 실질적인 인성,그리고 그 능력을 크게 바꾸는 열처리에 의해 강철은 하나의 가장 유용한 일반적인 철 합금에서 현대적인 사용이다. 서로 다른 조성 및/또는 열처리를 갖는 수천 개의 합금이 있습니다. 기계적 성질은 일반적으로 1.0wt%미만인 탄소의 함량에 민감합니다., Ot AISI 분류에 따르면,탄소 강철은 탄소 함량에 근거를 둔 4 개의 종류로 분류됩니다:

  • 낮 탄소 강철. 낮은 탄소 강철로도 알려진 온화한 강철은 이제 대부분의 일반적인 형태의 강기 때문에 그 가격이 상대적으로 낮 동안 제공하는 물성은 허용되는 여러 애플리케이션에 적합합니다. 저탄소 강은 약 0.05–0.25%의 탄소를 함유하고있어 가단성 및 연성이 있습니다. 온화한 강철은 상대적으로 낮은 장력 강도,그러나 그것은 저렴하고 쉽고,표면 경도 증가될 수 있습을 통한 탄소로 처리.
  • 중간 탄소 강철., 중간 탄소강은 탄소 함량이 약 0.3-0.6%입니다. 연성과 강도의 균형을 유지하고 내마모성이 우수합니다. 이 철강의 등급은 대부분 생산에 사용되는 기계의 구성 요소는,갱구,축,기어,크랭크 샤프트 커플링 및 위조 및 사용될 수도 있습에서 레일 및 기차 바퀴가 있습니다.
  • 높 탄소 강철. 고 탄소강은 탄소 함량이 약 0.60~1.00%입니다. 경도는 다른 등급보다 높지만 연성은 감소합니다. 고 탄소강은 스프링,로프 와이어,해머,스크루 드라이버 및 렌치에 사용될 수 있습니다.,
  • 초고탄소강. 초고 탄소강은 탄소 함량이 약 1.25-2.0%입니다. 중대한 경도에 부드럽게 할 수 있는 강철. 이 등급의 스틸 사용 될 수 있는 단단한 강철 제품과 같은 트럭 스프링스,금속 절단공구 및 기타 특별한 목적으로 다음과 같(non-산업용목적),칼 차축 또는 펀치. 탄소 함량이 2.5%이상인 대부분의 강은 분말 야금을 사용하여 만들어집니다.
• 합금강., 강철 합금의 철과 탄소이지만,이 용어는 합금 강철 일반적으로만 참조하여 강철을 포함하는 다른 요소에 같은 바나듐,몰리브덴 또는 코발트—금액에 충분한 속성을 변경의 기본 강철입니다. 일반적으로 합금강은 기계적 특성을 향상시키기 위해 1.0 중량%에서 50 중량%사이의 다양한 원소와 합금되는 강입니다. 합금강은 두 그룹으로 분류됩니다:
  • 저 합금강.
  • 고 합금강.
• 스테인레스 스틸., 스테인레스 강은 다른 합금 원소가 있거나없는 크롬이 10%이상인 저탄소 강으로 정의됩니다. 강도와 내식성은 종종 운송 및 가공 장비,엔진 부품 및 총기류에서 선택의 재료가됩니다. 크롬은 경도,강도 및 내식성을 증가시킵니다. 니켈은 유사한 이점을 제공하지만 연성과 인성을 희생시키지 않으면 서 경도를 추가합니다. 또한 더 나은 치수 안정성을 위해 열팽창을 줄입니다.,

티타늄 합금

순수 티타늄은 일반 저탄소 강보다 강하지 만 45%가볍습니다. 또한 약한 알루미늄 합금보다 두 배나 강하지 만 60%만 더 무겁습니다. 금속의 가장 유용한 두 가지 특성은 내식성과 강도 대 밀도 비율로 모든 금속 원소 중에서 가장 높습니다. 정상 온도에서 티타늄 합금의 내식성은 비정상적으로 높습니다. 티타늄의 내식성은 안정한 보호 산화물 층의 형성을 기반으로합니다., 지만”상업적으로 순수한”티타늄은 허용 가능한 기계적 특성을 가지고 있으며,사용에 대한 정형외과 임플란트,대부분의 응용 프로그램 티타늄 합금으로 작은 양의 알루미늄 및 바나듐,일반적으로 6%4%로 각각에 의하여,무게. 이 혼합물은 온도에 따라 극적으로 변하는 고체 용해도를 가지므로 강수 강화를 겪을 수 있습니다.

티타늄 합금은 티타늄과 다른 화학 원소의 혼합물을 포함하는 금속입니다. 이러한 합금은 매우 높은 인장 강도와 인성을 가지고 있습니다(극한의 온도에서도)., 그들은 무게가 가볍고 특별한 내식성과 극한의 온도를 견딜 수있는 능력을 가지고 있습니다.

2 학년

상업적으로 순수한 티타늄 2 학년은 매우 비슷하는 1 학년,그러나 그것보다 높은 강도 1 학년과 우수한 냉간을 형성하는 특성. 우수한 용접 특성을 제공하며 산화 및 부식에 대한 내성이 우수합니다. 이 등급의 티타늄은 상업적으로 순수한 티타늄 산업의 가장 일반적인 등급입니다., 그것은 주요 선택에 대한 많은 분야의 응용 프로그램

• 항공 우주,
• 자동차,
• 화학 처리&염소산 제조,
• 담수화
• Power generation

5 급–Ti-6Al-4V

5 학년은 가장 일반적으로 사용되는 합금하고 그것은 alpha+beta 합금입니다. 급료 5 합금은 총 티타늄 사용량의 50%를 넘어서 세계 차지합니다. 그것은 화학적 조성의 6%알루미늄,4%,바나듐 0.25%(최고),철 0.2%(최고)산소,나머지는 티타늄입니다., 일반적으로 Ti-6Al-4V 는 섭씨 400 도까지의 응용 분야에서 사용됩니다. 그것은 대략 4420kg/m3 의 밀도를 가지고 있습니다. 열처리 될 가능성 때문에 상업적으로 순수한 티타늄(1-4 등급)보다 현저히 강합니다., 이 등급은 우수한 조합의 강도,내식성,용접 및 fabricability 그것은 주요 선택에 대한 많은 분야의 응용 프로그램:

• 항공기 터빈
• 엔진 구성 요소
• 항공기 구조적 구성 요소
• 항공 우주 체결
• 고성능 자동적인 부분
• 해양 응용 프로그램

응용 프로그램의 티타늄 합금을 사용하여

두 개의 가장 유용한 금속의 부식-저항도 를 밀도의 비율,최고의 금속 요소입니다., 정상 온도에서 티타늄 합금의 내식성은 비정상적으로 높습니다. 이러한 특성은 티타늄 및 그 합금의 적용을 결정합니다. 티타늄의 초기 생산 응용 프로그램은 1952 년 Douglas DC-7 여객기의 nacelles 및 방화벽에 대한 것이 었습니다. 높은 특정 강도,피로 저항 및 크리프 수명,그리고 좋은 인성 특성들에게 티타늄 선호하는 금속을 위해 항공우주 응용 프로그램., 항공우주 응용 프로그램을 포함,모두에서 사용하는 구조(기체)및 구성 요소 제트 엔진,여전히 계정의 가장 큰 몫에는 티타늄 합금 사용. 초음속 항공기 SR-71 에서 티타늄은 구조의 85%에 사용되었습니다. 때문에 매우 높은 안정성,티타늄은 많은 생의학 응용 프로그램을 기반으로 둔함에서 인간의 몸은,저항에 의해 부식에 몸체.,

속성 강철의 대 티타늄

소재 특성에는 집중적인 특성,즉 그들은 독립적인 금액의 질량과 다를 수 있습니다 내에서 원하는 곳으로 시스템에서 어떤 순간입니다. 재료 과학의 기초는 재료의 구조를 연구하고 그 특성(기계,전기 등)과 관련시키는 것을 포함합니다.). 한 번재 과학자가 알고있는 이 구조물에 대해성 상호 관계,그 다음에 갈 수을 연구하의 성능을 상대적으로 물질에서는 주어진 응용 프로그램., 물질의 구조와 따라서 그 성질의 주요 결정 요인은 구성 화학 원소와 그것이 최종 형태로 가공 된 방식입니다.

강철 대 티타늄의 조밀도

전형적인 강철의 조밀도는 8.05g/cm3 입니다.

전형적인 티타늄 합금의 조밀도는 4.43g/cm3(Ti-6Al-4v)입니다.

밀도는 단위 부피당 질량으로 정의됩니다., 그것은 집중적인 속성이 수학적으로 정의로 대량으로 나눈에 볼륨:

ρ=m/V

단어,밀도(ρ)물질의 전체 질량(m)의 물질이 나눌에 의해 총 볼륨(V)에 의해 점유되는 물질입니다. 표준 SI 단위는 입방 미터(kg/m3)당 킬로그램입니다. 표준 영어 단위는 입방 피트 당 파운드 질량(lbm/ft3)입니다.,

이후의 밀도(ρ)물질의 전체 질량(m)의 물질이 나눌에 의해 총 볼륨(V)에 의해 점유되는 물질,그것은 분명한 것으로,밀도의 물질에 따라 크게 달라집의 원자량 또한 원자 밀도(N;원자/cm3),

• 원자 무게. 원자 질량에 의해 수행되는 원자핵을 차지하는 만 10-12 총 볼륨의 아날로그 전자기구,디지털 전자기 또는 덜하지만,포함하는 모든 긍정적인 요금 및 99.95%이상의 총량의 원자입니다. 따라서 질량 수(양성자와 중성자의 수)에 의해 결정됩니다.,
• 원자 번호 밀도. 원자 밀도(N;원자/cm3)과 관련된 원자 반경,수의 원자 지정한 유형의 단위 부피당(V;cm3)의 재료이다. 원자 밀도(N;원자/cm3)의 순수한 자료는 원자나 분자 무게(M;g/mol)에 소재의 밀도(⍴;g/cm3)은 쉽게 계산서 다음과 같은 방정식을 사용하여 아보가드로의 번호(NA=6.022×1023 원자나 분자가 몰당):
• 결정 구조입니다., 결정질 물질의 밀도는 결정 구조에 크게 영향을받습니다. Fcc 구조는 육각형 상대(hcp)와 함께 가장 효율적인 포장 계수(74%)를 가지고 있습니다. Fcc 구조를 포함하는 금속은 오스테나이트,알루미늄,구리,납,은,금,니켈,백금 및 토륨을 포함한다.

의 기계적 성질 강철 대 티타늄

자료를 자주 선택을 위해 다양한 응용 프로그램이 있기 때문에 그들은 바람직한 조합의 기계적 특성이 있습니다., 구조 응용 분야의 경우 재료 특성이 중요하며 엔지니어는이를 고려해야합니다.

강도 강철의 대 티타늄

역학에서의 재료의 강도 물질은 해당하는 능력을 견딜 수 있도록 적용되는 부하 없이 오류 또는 플라스틱 변형이 있습니다. 재료의 강도 기본적으로 고려 사이의 관계는 외부 하중에 적용되는 재료와의 결과로 변형 또는 변경하에서 재료 치수입니다. 재료의 강도는 고장이나 소성 변형없이이 적용된 하중을 견딜 수있는 능력입니다.,

궁극적인 장력 강도

낮 탄소 강철의 궁극적인 장력 강도는 400-550MPa 사이에서 있습니다.

극초단파 탄소 강철의 궁극적인 장력 강도는 1100MPa 입니다.

Ti-6Al-4v–Grade5 티타늄 합금의 궁극적 인 인장 강도는 약 1170MPa 입니다.

인장 강도에 최대 엔지니어링 응력-변형률 곡선입니다. 이것은 긴장 상태에서 구조에 의해 지속될 수있는 최대 응력에 해당합니다. 궁극적 인 인장 강도는 종종”인장 강도”또는 심지어”궁극적으로까지 단축됩니다.,”이 스트레스가 가해지고 유지되면 골절이 발생합니다. 종종이 값은 항복 응력보다 훨씬 큽니다(일부 유형의 금속에 대한 수율보다 50~60%정도 더 많음). 연성 재료가 궁극적 인 강도에 도달하면 단면적이 국부적으로 감소하는 네킹을 경험합니다. 응력-변형률 곡선은 궁극적 인 강도보다 높은 응력을 포함하지 않습니다. 변형이 계속 증가 할 수 있다고하더라도,응력은 일반적으로 궁극적 인 강도가 달성 된 후에 감소합니다., 집중적인 재산입니다;그러므로 그것의 가치는 시험 견본의 크기에 달려 있지 않습니다. 그러나,그것은 다른 요인에 따라 달라지와 같은 준비하는 시편,존재하거나의 표면 결함,그리고 온도의 테스트 환경과 소재입니다. 궁극적 인 인장 강도는 알루미늄의 경우 50MPa 에서 매우 고강도 강재의 경우 3000MPa 까지 다양합니다.

항복 강도

저탄소 강의 항복 강도는 250MPa 입니다.

초고탄소강의 항복 강도는 800MPa 이다.,

Ti-6Al-4v–Grade5 티타늄 합금의 항복 강도는 약 1100MPa 입니다.

항복점은 탄성 거동의 한계와 시작 플라스틱 거동을 나타내는 응력-변형률 곡선의 점입니다. 항복 강도 또는 항복 응력은 물질 속성으로 정의 스트레스에 소재하기 시작한 변형 구부러지면 수확량 점은 포인트는 비선형(탄+플라스틱)변형이 시작됩니다. 항복 점 이전에,재료는 탄력적으로 변형되고 적용된 응력이 제거 될 때 원래의 형상으로 되돌아 갈 것입니다., 항복점이 통과되면 변형의 일부 분율은 영구적이고 비 가역적 일 것입니다. 몇몇 강철 및 다른 물자는 항복점 현상이라고 칭하는 행동을 전시합니다. 항복 강도는 저 강도 알루미늄의 경우 35MPa 에서 매우 고강도 강재의 경우 1400MPa 이상까지 다양합니다.

영의 탄성계수

영의 저탄소강의 탄성계수는 200gpa 이다.

Ti-6Al-4V 등급 5 티타늄 합금의 영 탄성 계수는 약 114GPa 입니다.,

젊은이의 탄성계수 탄성 계수를 위한 인장과 압축에서 스트레스 선형 탄성 정권의 단축 변형은 일반적으로 평가 하여 인장 테스트합니다. 제한 긴장까지,몸은 짐의 제거에 그것의 차원을 재기할 수 있을 것입니다. 적용된 응력은 결정의 원자가 평형 위치에서 이동하도록합니다. 모든 원자는 동일한 양으로 변위되어 여전히 상대적인 기하학을 유지합니다. 응력이 제거되면 모든 원자가 원래 위치로 돌아가고 영구 변형이 발생하지 않습니다., 후크의 법칙에 따르면,응력은 변형률(탄성 영역에서)에 비례하며,기울기는 영의 모듈러스입니다. 영의 모듈러스는 종 방향 응력을 변형으로 나눈 값과 같습니다.

경도 강철의 대 티타늄

브리넬 경도 낮은 탄소 강철은 약 120MPa.

고 탄소강의 브리넬 경도는 약 200MPa 입니다.

Ti-6Al-4v 등급 5 티타늄 합금의 로크웰 경도는 약 41HRC 입니다.,

로크웰 경도 시험은 하나의 가장 일반적인 압입 경도 테스트를 위해 개발 된 경도 시험. 에 대비하 Brinell 테스트 로크웰 테스 측정 깊이의 관통 압입자에 큰 짐(주로드)에 비해 침입에 의해 예압(부). 사소한 하중은 제로 위치를 설정합니다. 주요 하중이 적용된 다음 여전히 사소한 하중을 유지하면서 제거됩니다., 주요 하중의 적용 전후의 침투 깊이의 차이는 로크웰 경도 수를 계산하는 데 사용됩니다. 즉,침투 깊이와 경도는 반비례합니다. 로크웰 경도의 가장 큰 장점은 경도 값을 직접 표시 할 수 있다는 것입니다. 결과는 hra,HRB,HRC 등으로 언급 된 무 차원 숫자입니다.,여기서 마지막 편지는 각각의 로크웰 규모입니다.

로크웰 C 시험은 Brale 관통기(120°다이아몬드 콘)및 150kg 의 중요한 짐으로 실행됩니다.,

강철 대 티타늄의 열 특성

재료의 열 특성은 온도의 변화와 열의 적용에 대한 재료의 반응을 나타냅니다. 고체가 열의 형태로 에너지를 흡수함에 따라 온도가 상승하고 치수가 증가합니다. 그러나 다른 재료는 열의 적용에 다르게 반응합니다.

열용량,열팽창 및 열전도도는 고체의 실제 사용에서 종종 중요한 특성입니다.

강철의 융점 대 티타늄

저탄소 강철의 융점은 약 1450°C 입니다.,

Ti-6Al-4v 등급 5 티타늄 합금의 융점은 약 1660°C 입니다.

일반적으로 용융은 고체에서 액상으로의 물질의 상 변화입니다. 물질의 융점은이 상 변화가 일어나는 온도입니다. 융점은 또한 고체 및 액체가 평형 상태로 존재할 수있는 조건을 정의한다.

강철의 열전도도 대 티타늄

일반적인 강철의 열전도도는 20w/(m.K)입니다.

Ti-6Al-4v–Grade5 티타늄 합금의 열전도도는 6.7W/(m.K)입니다.,

열전달 특성의 고체 물질을 측정하여 재산이라고 열 전도도,k(λ),에서 측정 W/m.K. 그것은 측정하고 물질의 열을 전달하는 통하여 물질전도입니다. 참고 푸리에의 법 적용에 대한 모든 문제에 관계없이,그 상태(고체,액체 또는 가스),따라서 그것은 또한에 대해 정의된 액체 및 가스를 제공합니다.

대부분의 액체 및 고체의 열전도도는 온도에 따라 다릅니다. 증기의 경우 또한 압력에 따라 달라집니다., 일반적:

가장 재료는 매우 거의 균일하고,따라서 우리는 흔하게 쓸 수 있는 k=k(T). 유사한 정의는 y-및 z-방향(ky,kz)의 열전도도와 관련이 있지만 등방성 물질의 경우 열전도도는 전달 방향과 독립적이며 kx=ky=kz=k.