Al-Cu 합금 Duralumin 알루미늄합금 시효경화 복원현상 금속재료기술사 서브노트

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Al 합금의 복원현상에 대하여 정리해보자.

Al 합금 또는 Duralumin 의 강화 기구의 기본은 시효경화 및 석출경화이다.
추가로, 알루미늄 합금에서 복원현상도 꼭 정리해두자.

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1. Al-Cu 합금

담금질 시효에 의해 강도가 증가하며 내열성, 연신률, 절삭성이 좋으나 고온취성이 크고 수축에 대한 균열 등의 결점이 있다.
실용되는 것은 알코아 195, 알코아 12가 있으며, 자동차 피스톤, 기화기, 방열기, 실린더 등에 사용된다.

Al-Cu 평형상태도 : 신금속재료학

2. Al-Cu 합금의 석출경화 기구

Al 합금은 대부분 시효경화성이 있으며 용체화 처리와 뜨임에 의해 경화한다.

Al-33%Cu를 갖는 Al 합금 용액은 548℃에서 α고용체와 금속간 화합물인 Al2Cu의 θ 상과의 공정을 형성하며, α고용체 중의 Cu 용해도는 이 온도에서 5.7%로 최대가 되나 온도강하와 함께 급격히 감소하여 400℃에서 1.6%, 200℃에서 0.2%가 되어 상온에서는 거의 고용하지 않는다.

따라서 Cu는 4% 정도 함유한 합금을 500℃ 부근에서 가열하여 급랭하면 과포화 고용체(α‘)가 얻어지는데 이것은 상온에서 불안정하여 제2상을 석출하려는 경향이 있으며 (α‘ → α+Al2Cu(θ), 이러한 시효석출에 의해 강도, 경도 등 기계적 성질이 크게 증가된다.

Al-4% Cu 합금의 시효경화 : 신금속재료학

2. Al-Cu 복원현상

Al-Cu계 합금은 상온 시효경화한 것을 그 보다 높은 적당 온도로 가열하면 연화하여 담금질 직후와 같은 정도의 경도로 돌아간다. 이것을 그대로 상온에 방치하면 다시 시효경화한다.
이때 적당 온도로 가열하면 연화하는 현상을 복원현상이라 한다.

1. 용체화 처리 후 급랭, 시효경화시 조직 변화
열처리는 담금질 후 상온 방치만에 의하여는 잘 경화되지 않으므로 템퍼링이 필요하다.
510~530℃에서 5~8시간 동안 용체화 처리를 한 후 수냉하여 140~150℃에서 5~8시간 동안 템퍼링한다.

2. Al-Cu-Mg-Mn계 : 고온에서 수냉하여 시효경화로 강인성 얻어진다.
1) 풀림상태 : 인장강도 18-25 ㎏/㎟, 연신율 10-14%, 경도(HB) 40-60
2) 시효경화 : 인장강도 30-45㎏/㎟, 연신율 20-25%, 경도(HB) 90-120

3. 복원현상 : 200℃에서 수분간 가열하면 다시 연화되어 시효경화 전의 상태로 돌아가는 현상

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