금속의 일반적 성질 Muser Cruffsman Prockas Molal Procossing

금속의 일반적 성질 Muser Cruffsman Prockas Molal Procossing

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금속의 공통적 성질

 금속은 동일한 재료라도 가공이나 열처리 또는 합금 같은 것에 의해 그 성질이 변화하지만 공통적 

 성질은 다음과 같다.

  · 고체상태에서 결정(結晶)구조를 갖는다. 
  · 전기의 양도체(良導體)이다. 
  · 전성(Malleability)과 연성(Ductility)이 좋다. 
  · 금속광택을 갖는다.
  · 이온화했을 때 양이온이 된다.

  · 합금된 금속은 용해해서 원래의 금속원소로 회수가 가능하다.
  · 경도와 비중이 크다.

 또한 금속은 금속적 성질과 비금속적 성질을 같이 나타내는 준금속(準金屬) 또는 아금속(亞金屬)
 이 있고 융점을 비교해서 적용점 금속과 곤점 금속 그리고 편의상 비중을 4.0 기준으로 그 이하를 
 경(經)금속, 이상을 중(重)금속이라 한다.

 

1. 기계적 성질

 

 a. 강도

    강도는 재료가 단위 면적당 외력에 대해 저항하는 정도를 수치로 나타낸 것으로 인장 강도, 압축강도, 굽힘강도,

    절단 강도, 비틀림강도가 있다.

 b. 경도

    물체의 견고한 정도를 표시하는 것으로서 금속재료의 강도와 내마모성에 관계하는 중요한 성질로, 일반적으로 경한

    재료는 강하고 연신율과 단면 수축률이 낮아 메짐성을 동반하는 단점이 있다. 경도를 측정하는 방법에는 3가지가 있다.

     · 압입에 의한 방법 (Indentation Hardness)

       일정한 모양의 강한 물체를 피시험째의 압입에 의해서 경도를 측정하는 것으로 Brinell 경도, Vickers 경도,

       

    · 스크래치에 의한 방법(Scratch Hardness)
   
       강한 물체로 피시험체의 표면을 긁어서 생기는 홈에 의하여 경도를 측정하는 것으로 Mhos 경도가 있다.

    · 반발에 의한 방법(Rebound Hardness)

       강한 물체를 피시험째의 표면에 낙하시켜 튀어 오르는 높이에 의해 경도를 측정하는 것으로 Shore 경도가 있다.

 

c. 충격강도

   기계 재료는 급격한 하중이 가해질 경우 이것의 힘이 매우 크면 메짐성으로 인해 파괴된다. 충격시험에는 재료의

   인성(Toughness) 또는 메짐성(Brittleness) 을 시험한다.

d. 피로

   철사를 손으로 여러 번 반복해서 굽히면 절단되는데 이처럼 반복 하중을 받으면 파괴되는 현상을 피로(Fatigue)

   라고 한다.

 

e. 크리프

   상온에서 강(鋼)에 탄성한도 이하의 하중이 작용하여도 변형이 일어나지 않지만, 고온에서는 하중에 의해 변형이

   일어나는데 이런 현상을 크리프(Creep)라 한다.

 

 

2. 물리적성질

 a. 응용의

  금속을 가열하면 용해되어 용돈(Melt)으로 되는데 이 온도를 용융점(Melting Point)이라 한다. 또한 용해된 상태의
  금속을 냉각하면 고체가 되는데 이 온도를 응고점(Solidification Point)이라 하며 액체로부터 기체로의 변태가

  생기는 온도는 비점(Boiling Point)이라 한다.

 b. 비중

  비중은 금속의 종류 및 순도에 따라 다르고 체적이 동일해도 중량이 다르다. 같은 체적의 물체의 경중(輕重)을

  비교하는 양(量)을 비중(Specific Gravity)이라 한다.

 c. 비열

  어떤 금속 1g의 물질의 온도를 1℃ 상승시키는 데 필요한 열량[cal]으로 단위는 cal/g ℃ 중량 M(g)의 금속체의

  온도를 t(℃) 만큼 높이는 것에 필요한 열량 H는 H=hxMxt[cal] 이다. 완전히 용융하는 데 필요한 열량을 총합하면

  다음과 같다. 

   ▫ 용융점 x 비열+잠열=필요한 열량[cal/g] 
     금속의 비열(Specific Heat)은 보통 작다. 비열이 큰 것은 Mg, Al이고 Pt, Au 등은 작다. 

 d. 열팽창계수 

  물체가 1℃ 상승하는 데 대한 치수의 증가 비율을 말하는 것으로, 수치는 길이 및 체 적 두 가지가 있는데 길이는

  선팽창계수, 체적은 체적팽창계수이다. 용융점이 높은 것은 팽창이 적으며 열팽창계수(Co efficiency of

   Thermal Expansion) 중 선팽창계수가 큰 것은 Zn. Pb, Mg 순이고 적은 것은 Ir. W. Mo 등이다. 

 e. 열전도율 

  물체의 한쪽에서 다른 쪽으로의 열의 이동 정도를 열전도율(Thermal Conductivity)이라 한다. 즉 길이 1cm에 대하여
  1C의  온도차가 있을 때 1cm의 단면적을 통하여 1초 사이에 전달되는 열량을 말한다. 순도가 높은 금속일수록

  열전도율이 높고 불순물이 함유될수록 나쁘다. 

 f. 전기전도율 

  전도의 정도로서 순금속일수록 전도율이 높고 불순물이 들어가면 불량한데 일반적으로 열전도율이 좋은 금속이

  전기전도율이 높다. 전기전도의 순서는 Ag-Cu-Au-Al-Mg-Mo-W-Zn-Co-Ni-Fe-Pt-Sn 

 g. 자성 

  철(Fe)은 자게(Magnetic Field) 에 두면 유도(誘導)로 인하여 자기(磁氣)를 띠어 자석으로 되는데 이것을 자화(磁化)

  된다고 한다. 재계의 강도가 증가함에 따라 자화도 증가하여 강도가 큰 Fe, Ni, Co 등을 강자성체라 한다. 

 

3. 화학적 성질

a. 부식(Corrosion)

    금속이 그 주위의 분위기와 반응을 일으켜서 다른 화합물로 변화하거나 또는 용손(溶 損)괴는 현상을 부식이라 한다.
    금속의 부식은 본질적으로는 화학적인 현상과 전기 화학적인 현상으로 나눌 수 있는데 화학적 부식은 액체가 부식

    매체가 되는 승부 식과 기체가 부식 매체가 되는 건 부식(Dry Corrosion)으로 나뉜다. 보통 부식이라고 할 때는

    액체가 존재 할 경우만을 말한다.

b. 화학적 부식 

    화학적 부식의 진행은 금속과 이와 반응하는 성분 간의 화학 친화력(Chemical Affinity)에 의해 결정된다. 

   * 금속원소의 O와의 친화력 순서 

      Cs> Rb> Li> K> Na > Ba > Sr > Mg> Al> Mn> Zn> Mo> Cr> W> Fe> Cd> Co> N> Sn> Pb> [H]>Sb> Bi> As>

      Cu> Hg> [Ag]> Pd> Pt> Au> Ir> Rh> Os> H는 비금속 원소이나 금속과 같은 상태를 나타내므로 기준으로 삼기

     위해 넣은 것이다. H보다 우측에 있는 금속은 불활성(부식이 어려운 상태)인 금속이며 산화제가 없으면 산과 반응

     하지 않는다. 또한 Ag보다 우측의 금속은 강한 산화제를 품을 때 이외에는 산과 반응하지 않고 공기 중에서는 거의

     침식되지 않는 귀금속들이다.