황동 (Brass : Cu-Zn 합금) : 놋쇠

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1 2. 2. 6  황동 (Brass : Cu-Zn 합금) : 놋쇠
* 유동성이 좋아 일반기계부품, 장식품, 배수용, 건축용 철물 (1)황동의 조직 * Zn의 함량에 따라 a, b, g, d, e, h 고용체가 존재 *공업용은 α, β상이 중요 * a-상 : fcc의 고용체, Zn함량↑→a↑(α-황동) * Zn의 고용한:450℃→39%,250℃→35% * 공업용에는 65/35황동에도 b상이 혼재 * Pb을 1%첨가 : 피절삭성이 현저히 개선 * Al, Mn, Ni, Fe 첨가 → a/b의 양적 비율의 변화 : 강도, 내마모성, 내식성 등이 개선 →고력황동 (2)황동의 물리적 성질 *   Zn의 함량에 따라 비중, 비등점, 전기 및 열전도도 저하 *   β-상이 생성되면 전도도는 상승됨

2 β-상이 생성(30%Zn이상)되면 경도 및 강도가 급증, 연성은 감소 어닐링온도 : 773K~873K
(3) 황동의 기계적 성질 β-상이 생성(30%Zn이상)되면 경도 및 강도가 급증, 연성은 감소  어닐링온도 : 773K~873K            70/30 황동 : 600℃이상의 온도에서 취약해지므로 고온가공 부적절 60/40 황동 (Muntz metal) 상온에서의 가공성은 별로, 열간 단조성이 우수, 강도는 양호 727K~741K에서 b/b’의 규칙 불규칙 변태(규칙구조b’상은 상온에서 견고) 탈아연 부식 →결정립계 취성(←1%Sn을 첨가하여 방지 : naval황동) 연화 저온어닐링경화 max.

3 (4) 황동의 화학적 성질 응력 부식 균열(stress corrosion cracking : season cracking) 15% 이상의 Zn을 함유하는 황동을 냉간가공 후 산소와 습기가 있는 곳에서 미량의 암모니아에 노출 → 응력 부식 균열 응력 부식 균열은 입계 균열(intergranular crack)을 유발 자연 균열(season cracking)이라고 부르기도 함 냉간가공 후 저온 응력제거처리(회복 처리)→ 잔류응력을 감소시켜 완화시킴 탈아연 부식 Zn이 선택적으로 부식되어 다공질의 Cu기지와 부식 생성물이 남는 현상 화염 균열(fire cracking) 냉간가공 후 어닐닝 → 균열이 급속히 진행 재결정 전의 입계에 따라 작은 공공이 연점상으로 발생하여 취화 어닐링 시 취화 온도 영역을 급속히 가열

4 2. 2. 7  주석청동 (Sn bronze : Cu-Sn 합금)
광의로 황동 이외의 합금을 청동 Cu-Sn합금을 주석청동(tin bronze)라 함 주조 시 탈산제로서 P가 사용 → 상업적으로 인청동(phosphor bronze) Sn의고용도는 520~568℃에서 최대 15.8% 포정 반응에 의해 b상(bcc) 정출 (798℃) 공석 변태 : b → a+g (586℃) 공석 변태 : g → a+d (520℃)           d상 : Cu31Sn8의 조성에 해당하는 경한 조직 공석 변태 : d → a+e(Cu3Sn) (350℃~375℃) 변태속도가 매우 느려 d상 분해는 일어나지 않음 주석청동은 응고온도범위가 대단히 넓어 결정편석이 심하게 일어남  → 약 10%Sn에서도 d상이 형성 d상 → 주조재의 경우 우수한 강도와 내마모성이 얻어짐 가공재 : 뷸균질한 주조조직을 600℃에서 어닐링→ a 단상 a 단상 → 강도, 경도가 감소, 연신율이 증가→ 냉간 및 열간가공 가능

5 공업적으로 1.25~10%Sn을 포함 가공용 주석청동은 황동보다 강도가 우수 냉간가공 상태에서의 강도가 매우 높음 황동보다 우수한 내식성을 갖음 (1)주조용 주석청동의 기계적 성질과 용도 Sn 10%의주석청동 주물 : 연한 a상의 기지 조직 사이에 단단한 d상이 산재 → 상당한 강도가 있음 내마모성, 내수압성 및 내식성과 함께 미려한 색상을 갖음      → 고강도 베어링, 웜휠(worm wheel) 및 기어 재료로 널리 사용 (2)주석청동의 화학적 성질 대기 중에서의 내식성이 우수, 담수나 해수에서도 우수한 내식성       → 선박용 부품에 많이 사용 10%Sn 까지는 내식성은 내식성이 양호, 10%이상 : 내식성은 오히려 나빠짐