스테인리스 스틸 프로토 타입은 부식성, 강도 및 미적 매력으로 인해 자동차에서 항공 우주에 이르기까지 다양한 산업에서 필수적입니다. 스테인레스 스틸 프로토 타이핑 공급 업체로서 여러 요인이 이러한 프로토 타입의 강도에 크게 영향을 줄 수있는 방법을 직접 목격했습니다. 이러한 요소를 이해하는 것은 제조업체와 고객 모두가 고품질의 내구성있는 프로토 타입의 생산을 보장하는 데 중요합니다.
화학 성분
스테인레스 스틸의 화학적 조성은 강도에 영향을 미치는 가장 근본적인 요인입니다. 스테인레스 스틸은 주로 철, 크롬 및 니켈로 구성된 합금이며, 탄소, 망간, 실리콘, 황 및 인과 같은 다른 요소가 더 적은 양으로 존재합니다.
크롬은 표면에 수동 산화물 층을 형성하여 재료를 부식으로부터 보호하기 때문에 스테인레스 스틸의 핵심 요소입니다. 크롬 함량이 높을수록 일반적으로 더 나은 부식 저항성을 초래합니다. 그러나 크롬은 또한 강의 강도에 기여합니다. 예를 들어, 신체 - 중심 입방 (BCC) 결정 구조를 갖는 페라이트 스테인리스 강에서 크롬은 고체 용액 강화에 의해 경도와 강도를 증가시킨다. 철 격자에 크롬 원자를 첨가하면 격자 구조가 왜곡되어 탈구가 이동하기가 더 어려워서 재료의 변형에 대한 저항이 향상됩니다.
니켈은 또 다른 중요한 합금 요소입니다. 오스테 나이트 스테인리스 강에서, 니켈은 얼굴 - 중심 입방 (FCC) 인 오스테 나이트 결정 구조의 형성을 촉진한다. 오스테 나이트 스테인리스 강은 우수한 연성과 인성으로 유명합니다. 니켈은 또한 특정 환경, 특히 산성 및 염화물 함유 용액에서 부식성을 향상시킵니다. 니켈과 크롬의 조합은 스테인레스 스틸 프로토 타입의 전반적인 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.
탄소는 스테인레스 스틸의 두 배에 달하는 칼입니다. 소량의 탄소 (일반적으로 0.1%미만)는 강수 경화를 통해 강철의 강도와 경도를 증가시킬 수 있지만, 너무 많은 탄소가 크롬 카바이드의 형성으로 이어질 수 있습니다. 이 탄화물은 주변 지역의 크롬 함량을 고갈시켜 재료의 부식 저항을 줄일 수 있습니다. 따라서 부식 저항이 중요하고 탄소가 낮거나 여분의 낮은 카본 스테인레스 강이 종종 사용되는 응용 분야에서는 종종 사용됩니다.
열처리
열처리는 스테인레스 스틸 프로토 타입의 강도 및 기타 특성을 수정하기위한 강력한 도구입니다. 각각 고유 한 목적을 가진 몇 가지 일반적인 열 - 처리 과정이 있습니다.
어닐링은 스테인레스 스틸을 특정 온도로 가열 한 다음 천천히 냉각하는 과정입니다. 이 과정은 주로 내부 응력을 완화하고, 연성을 개선하며, 곡물 구조를 개선하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 차가운 스테인리스 스틸에서 어닐링은 작업을 제거하여 경화 효과를 제거하여 재료를보다 형성 할 수 있습니다. 완전 어닐링은 강철을 임계 범위 이상의 온도로 가열 한 다음 용광로를 냉각시키는 것을 포함합니다. 이로 인해 강도는 낮지 만 연성이 높을수록 거친 입자 구조가 발생합니다.
담금질과 템퍼링은 종종 스테인레스 스틸의 강도와 경도를 높이는 데 사용됩니다. 담금질은 고온에서 강철의 빠른 냉각을 포함하여 단단한 마르텐 사이트 구조의 형성을 유발합니다. 그러나 마르텐 사이트는 매우 부서지기 때문에 템퍼링은 일반적으로 담금질 후에 수행됩니다. 템퍼링은 켄칭 된 강철을 더 낮은 온도로 재가열 한 다음 제어 된 속도로 냉각시키는 과정입니다. 이 과정은 Martensite의 Brittleness를 줄이고 강도를 향상 시키면서도 여전히 비교적 높은 강도를 유지합니다.
솔루션 처리는 일반적으로 오스테 나이트 스테인레스 강에 사용됩니다. 강철은 고온으로 가열되어 모든 탄화물 및 기타 침전물을 용해시킨 다음 빠르게 냉각되어 단일 상 오스테 나이트 구조를 유지합니다. 이 과정은 재료의 부식성과 연성을 향상시킵니다. 용액 처리 후, 일부 오스테 나이트 스테인레스 강은 냉의 작업 또는 연령 강화에 의해 더욱 강화 될 수있다.
제조 공정
스테인레스 스틸 프로토 타입의 제조 공정은 또한 강도를 결정하는 데 중요한 역할을합니다.
캐스팅은 스테인레스 스틸 프로토 타입을 생산하는 일반적인 방법입니다. 주조 공정에서, 용융 스테인레스 스틸을 곰팡이에 붓고 굳어집니다. 다공성, 포함 및 입자 구조의 존재를 포함하여 주조의 품질은 최종 생성물의 강도에 크게 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 다공성은 스트레스 농축기로서 작용하여 재료의 부하 견해 능력을 줄일 수 있습니다. 주물의 품질을 향상시키기 위해 투자 캐스팅 또는 진공 주조와 같은 고급 캐스팅 기술을 사용할 수 있습니다. 투자 캐스팅은 높은 차원 정확도와 우수한 표면 마감으로 복잡한 모양의 프로토 타입을 생산할 수 있으며, 진공 주조는 주조의 가스 다공도의 양을 줄일 수 있습니다.
가공은 스테인리스 스틸 프로토 타이핑에서 또 다른 중요한 과정입니다. 가공 중에 재료의 표면 무결성에 영향을 줄 수 있습니다. 과도한 절단력, 높은 절단 온도 및 부적절한 가공 매개 변수는 마이크로 - 균열, 잔류 응력 및 작업 - 경화와 같은 표면 손상으로 이어질 수 있습니다. 이러한 표면 결함은 프로토 타입의 피로 강도와 부식 저항을 감소시킬 수 있습니다. 따라서 재료의 특성에 대한 부정적인 영향을 최소화하기 위해 적절한 가공 도구, 절단 매개 변수 및 냉각제를 선택하는 것이 중요합니다.
롤링, 단조 및 드로잉과 같은 냉간 작업은 작업 - 경화를 통해 스테인레스 스틸의 강도를 크게 증가시킬 수 있습니다. 강철이 실온에서 변형되면 탈구가 생성되고 서로 상호 작용하여 재료가 더 변형되기가 더 어려워집니다. 그러나 차가운 작업은 또한 재료의 연성을 감소시킵니다. 냉간 작업 후, 추가 형성 작업이 필요한 경우 재산성을 복원하기 위해 재료를 어닐링해야 할 수도 있습니다.
표면 마감
스테인레스 스틸 프로토 타입의 표면 마감은 특히 부식성 및 피로 강도 측면에서 강도에 큰 영향을 줄 수 있습니다.
부드러운 표면 마감은 부식의 위험을 줄일 수 있습니다. 거친 표면은 수분 및 소금과 같은 부식성 물질의 축적을위한 더 많은 부위를 제공하여 부식을 시작할 수 있습니다. 스테인레스 스틸 프로토 타입의 표면을 연마함으로써 부식성 환경에 노출 된 표면적이 감소되고 수동 산화물 층이보다 균일하게 형성되어 부식성을 향상시킬 수 있습니다.
피로 강도 측면에서, 흠집, 노치 및 구덩이와 같은 표면 결함은 스트레스 농축기 역할을 할 수 있습니다. 주기적 하중 하에서, 이러한 스트레스 농축기는 균열을 시작할 수 있으며, 이는 전파 될 수 있고 결국 피로 실패를 초래할 수있다. 따라서, 최소 결함이있는 우수한 표면 마감은 스테인레스 스틸 프로토 타입의 피로 강도를 향상시키기 위해 필수적입니다.
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참조
- ASM 핸드북위원회. ASM 핸드북 볼륨 1 : 속성 및 선택 : 아이언, 강 및 고성능 성능 합금. ASM International, 2007.
- Callister, William D., Jr. 및 David G. Rethwisch. 재료 과학 및 공학 : 소개. John Wiley & Sons, 2014.
- Schaeffler, AL "스테인레스 스틸 용접 금속에 대한 헌법 다이어그램". 용접 저널, 1949.