냉간 가공 및 어닐링 공정

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이 웹 페이지는 대학 수준의 학생들에게 금속 제조 산업에서 자주 사용되는 냉간 가공 및 어닐링 공정에 대한 간략한 소개를 제공하기 위해 만들어졌습니다. 이 웹 페이지의 콘텐츠 중 일부는 독자의 재료 과학 교육의 범위를 넘어 수 있습니다;추가 교육 페이지에 대한 권장 텍스트는 재료 과학에 대한 깊이 소개에 대한 두 가지 훌륭한 소스를 나열합니다.

항복 강도 및 변형 경화 배경

모든 금속의 한 가지 특징은 항복 강도입니다. 금속의 항복 강도는 금속이 소성 변형되기 시작하는 응력입니다. 항복 강도의 밑에 긴장은 탄력적으로 물자를 모양없이 할 것입니다. 응력이 제거되면 금속은 탄력적으로 변형 된 후 원래 모양을 되 찾을 것입니다. 전형적으로,그것의 항복 강도 저쪽에 금속을 적재하는 것은 불리합니다; 금속의 항복 강도를 피하는 것은 주요 설계 고려 사항입니다. 그럼에도 불구하고,변형 후 금속의 미세 구조의 변화에 대한 연구는 그 금속의 기계적 특성도 변화한다는 것을 보여주었습니다. 그것의 수확량 점 저쪽에 적재된 금속 견본이 전형적으로 긴장 강하게 한다는 것을 특히,장력 시험 쇼.

금속이 소성 변형되면 재료 내에서 원자의 전위가 발생합니다. 특히,전위는 금속의 곡물에 걸쳐 또는 내에서 발생합니다. 전위 오버 랩 서로 재료 증가 내의 전위 밀도. 과도한 랩핑 전위의 증가는 추가 전위의 움직임을 더 어렵게 만듭니다. 더욱,금속의 항복 강도는 금속이 소성적으로 모양없이 한 후에 실제로 증가합니다. 또한 탄성 영역도 증가하고 소성 변형에는 새로운 항복 강도가 필요합니다. 금속의 연성은 변형 경화 후 감소하고 금속은 더 뻣뻣 해집니다. 전술한 강화의 덕택으로,금속의 기계적 성질이 변형 경화에 의해 조작될 수 있다는 것이 명백하다. 변형 경화의 일반적인 방법은 냉간 가공으로 알려져 있습니다.

냉간 가공에 의한 금속에 대한 변화는 특정 시간 동안 그 금속을 특정 온도에 적용함으로써 되돌릴 수 있습니다. 이 과정을 어닐링이라고합니다.

냉간 가공

냉간 가공은 재결정 온도 이하의 온도에서 소성 재료를 변형시킨다. 재료의 재결정 온도는 낮은 전위 밀도를 가진 새로운 곡물이 높은 전위 밀도 입자를 대체하기 시작하는 온도입니다.

냉간 가공은 변형 경화 덕분에 유용한 강화 메커니즘이지만 냉간 가공은 재료 성형에도 유용합니다.

이 실험에서 금속 시편은 냉간 압연되었는데,이는 금속 시편이 서로 사이에 간격이 있는 두 개의 롤을 통해 강제되는 냉간 가공의 한 형태이다. 냉간 압연은 종종 판금,판 및 막대를 생산하기 위해 상업적으로 사용됩니다.

금속이 냉간 압연되면 두 롤 사이에서 강제로 소성 변형됩니다. 금속은 목록에 의해 압축되고 플라스틱 개악은 회전의 방향에 있습니다. 인장 시험과는 달리,금속 시편에서는 넥킹이 발생하지 않습니다.

이 실험에서 금속 표본을 냉간 압연하여 변형 경화의 효과를 연구 할 수있었습니다.

기계적 성질 변화에 대한 조사가 필요한 경우 재료의 냉간 가공이 얼마나 필요한지 측정합니다. 냉간 가공을 거친 금속 시편의 단면적 변화는 측정 수단 중 하나입니다. 이 단면적 변화 측정을”냉기 작업 비율”이라고합니다. 아래의 방정식 1 은 냉기 작업 퍼센트를 보여줍니다.

시편의 초기 단면적과 최종 단면적은 각각 다음과 같습니다. 특히 냉간 압연의 경우 면적 대신 두께에 대해 수학식 1 이 사용됩니다. 이 냉간 압연 측정은”퍼센트 냉간 감소”로 알려져 있습니다. 아래의 수학식 2 는 이 냉간 압연 식을 예시한다.

시편의 초기 두께와 최종 두께는 각각 티 0 과 티에프입니다.

찬 일은 물자의 힘을 증가하고,그러나 그것의 연성 및 전기 전도도를 줄입니다. 또한,전위의 오버 래핑 및 엉킴으로 인해 재료에 잔류 응력이 도입됩니다.

어닐링

금속은 모양을 변경하기 위해 냉간 가공됩니다. 재료는 냉간 가공 또는 냉간 압연 일 때 연성을 잃습니다. 하나는 부분적으로 또는 완전히 원래 속성에 감기 일된 자료를 복원 하고자 하는 경우 하나 재료를 어 닐 링 수 있습니다. 어닐링은 물자를 가열해서 실행됩니다;이 경우,물자는 금속입니다. 어닐링의 3 개의 단계가 있고 각 단계는 다른 결과를 가져옵니다. 어닐링의 3 단계는 회복,재결정화 및 곡물 성장입니다.

회복

회복 단계는 어닐링의 첫번째 단계입니다. 이 단계는 금속이 먼저 열을 가할 때 발생합니다. 물자에 있는 탈구 조밀도 그리고 곡물 찡그림은 어닐링의 이 단계에 의해 조금 영향을 받습니다. 그러나,회복 단계는 물자에 있는 잔류 응력의 대부분을 삭제합니다. 1 개는 물자에 있는 쌓아 올린 긴장을 이완하는 열로 이것을 생각할 수 있다. 많은 전기 전도도 뿐만 아니라 재료에 복원 됩니다. 복구 단계는 전위가 약간 이동하고 다각형 서브 그레인 구조로 알려진 것을 형성 할 수 있습니다.

재결정화

냉간 가공된 물질이 재결정화 온도 또는 그 이상의 온도에 노출됨에 따라,새로운 입자는 다각형 서브그레인 구조에 의해 생성된 세포 경계로부터 핵생성을 시작한다. 이 핵 생성은 작업 된 물질의 대부분의 전위를 제거합니다.

곡물 성장

대상된 온도 높은 상승으로 곡물 성장 하 고 정밀한 재결정된 곡물 구조 생성 됩니다. 더 크고,더 빠른 성장 곡물은 과정에 있는 더 작은 곡물을 소모한다. 찬 일의 효력 전부는 지금 삭제된다. 곡물 성장은 물자의 재산에 유해할 수 있고 전형적으로 판금에서 형성된 성분에 거친 지상 외관을 일으킬 수 있습니다.

시간 및 온도

온도 변화는 시간 변화보다 금속의 어닐링에 훨씬 더 강한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌습니다. 표준 어닐링 시간은 1 시간입니다;온도만 변화됩니다. 어닐링 온도는 구성 요소의 두께,구성 및 형상에 따라 다릅니다.

어닐링 온도 및 활성화 에너지

어닐링으로부터 실제 효과를 얻기 위한 최소 어닐링 온도는 재료 시편의 약 1/3 에서 1/2 의 융점이다. 최소 온도가 있기 때문에 어닐링 공정은 아 레니 우스 속도 방정식에 의해 제어됩니다. 재결정화를 측정하는 것은 어렵 기 때문에 50%재결정 시간은 금속이 원래 경도의 절반에 도달하는 시간으로 측정됩니다.

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