기존 산업에 다양하게 적용되어 왔던 황동합금에서 친환경성을 만족시키며, 절삭성 등의 요구특성에 부합되는 새로운 황동인 Cu-Si-Zn 무연 황동의 첨가 합금원소에 따른 물성변화 연구에서 Ca, Mn의 첨가원소가 합금 강도, 절삭성, 냉간가공성, 제조특성에 미치는 영향을 규명하고, 상업적으로 적용가능한 최적의 화학조성을 선정한 연구에 대한 결과는 아래와 같다. 1. Cu-40%Zn 황동합금에 Ca 첨가량에 따른 물성 변화를 확인한 결과는 Ca 첨가량이 증가함에 따라 침상의 Ca 금속간 화합물이 기지조직의 입계 및 입내에서 균일하게 분산되어 존재하였고, Cu5Ca상이 생성됨에 따라 절삭 Chip 분절능이 증가하며, 상용 합금 적용범위는 Ca의 함량이 0.4wt% 수준으로 파악되었다. 2. Cu-40%Zn 황동합금에서 Ca 원재료의 경제성을 고려한 페로칼슘실리콘(ferro calcium ...
기존 산업에 다양하게 적용되어 왔던 황동합금에서 친환경성을 만족시키며, 절삭성 등의 요구특성에 부합되는 새로운 황동인 Cu-Si-Zn 무연 황동의 첨가 합금원소에 따른 물성변화 연구에서 Ca, Mn의 첨가원소가 합금 강도, 절삭성, 냉간가공성, 제조특성에 미치는 영향을 규명하고, 상업적으로 적용가능한 최적의 화학조성을 선정한 연구에 대한 결과는 아래와 같다. 1. Cu-40%Zn 황동합금에 Ca 첨가량에 따른 물성 변화를 확인한 결과는 Ca 첨가량이 증가함에 따라 침상의 Ca 금속간 화합물이 기지조직의 입계 및 입내에서 균일하게 분산되어 존재하였고, Cu5Ca상이 생성됨에 따라 절삭 Chip 분절능이 증가하며, 상용 합금 적용범위는 Ca의 함량이 0.4wt% 수준으로 파악되었다. 2. Cu-40%Zn 황동합금에서 Ca 원재료의 경제성을 고려한 페로칼슘실리콘(ferro calcium silicon)의 첨가는 Ca-Si 첨가량의 증가에 따라 침상의 Ca-Si 금속간 화합물이 생성되며, 절삭능 향상에 기여하지만 Ca 0.3wt%, Si 0.6wt% 이상으로 첨가될 때 절삭저항을 나타내는 drilling torque는 크게 향상되지 않는다. 이는 Ca 과 Si의 첨가량이 증가할수록 기지조직의 경도는 증가하는데 이는 기타 석출상의 효과보다는 기지조직상의 β상의 증가에 따른 것이 더욱 지배적으로 추정할 수 있다. 3. Cu-Zn 합금에서 Ca의 현장 적용성을 확인하기 위해 Cu-38Zn-0.4Ca, Cu-38Zn-0.4Ca-0.4Si 조성으로 현장 설비를 이용하여 주조, 압출공정으로 실험을 진행한 결과, (1) 주조공정에서는 Ca의 높은 산화성으로 주조공정에서 성분 제어 어려움, Mold내 탕면 노출시 산화물로 인한 Nozzle 막힘 발생, Billet내 Crack 및 내부결함 발생 가능성 높게 나타났다. (2) 압출 공정에서는 Ca 0.6wt%이상의 경우 결정입계에 금속간화합물의 편석이 발생되고, Wire 제조시 냉간가공성, 열간가공성 취약하여 Crack 발생 가능성이 높고, 최종 Final Stretching 공정에서 낮은 연신율 및 내부 결함으로 인한 단선 문제 발생이 발생되었다. (3) 절삭성은 기존 상용 C3604 합금 대비 비교적 양호한 수준으로 절삭능 향상에 효과가 있음을 확인하였다. (4) 따라서 Ca 첨가는 Cu-38Zn 합금의 현장 양산 제조에서 절삭성은 만족하나 기타 특성 미흡 및 현장 양산 적용에는 어려움이 있음. 4. Cu-Zn-Si 합금에서 Mn 첨가 효과를 확인하기 위해 Cu-24Zn-2.7Si 합금에서 Mn 첨가량에 따라 물성과 절삭성을 평가한 결과, (1) Mn함량이 증가됨에 따라 결정입계 미세화로 냉간가공성 증가함을 확인하였고, 경도값 증가, 충격강도 (Impact Strength)가 기존 C3604 대비 약 10배 향상하여 나타났다. (2) 결정입계를 주사전자현미경으로 분석한 결과 이는 Mn₅Si₃Type의 금속간화합물이 결정입계에 생성되어, 기존에 집중되어 있는 к (Cu₇Si) 상과 γ (Cu₅Si) 상의 생성분율을 미량 감소시키며 기지로 분산시켜, 절삭성에 큰 영향 없이 경도, 냉간가공성, 파괴강도를 향상시키는 역할을 수행하는 것으로 판단된다. (3) 또한 합금조성범위에서 Mn 0.5wt% 이하에서는 절삭성 저하 영향을 주지 않고, 현장 제조에 있어 제조공정의 자유도 향상 등의 효과가 있음을 확인하였다. (4) Mn첨가에 따른 결정입계의 금속간화합물을 EDS로 분석한 결과, Mn 1.0wt%까지 Mn-Si Type의 금속간화합물이 결정입계에서 생성되나 Mn 1.0wt%이상에서는 Mn₅Si₃Type으로 결정입계에 생성되어 침상의 형태로 집중되어 있는 것을 확인하였다. (5) Mn의 함량이 0.5%까지는 절삭성 저하의 영향 없이 냉간가공성을 향상시키며, 5%에서 최대 20%까지 냉간가공성 향상에 기여할 수 있다. 4. Ca, Mn의 첨가로 Cu-Si-Zn 합금의 절삭성 및 냉간가공성을 제어할 수 있다. Ca의 경우 Cu-38Zn 합금에서 0.4wt%이하에서 냉간가공성 등 제반 제조특성에 영향 없이 적용 가능하고, Mn의 경우 Cu-2.7Si-24Zn 합금에서 함량을 1.0wt% 이하에서 적용하면 절삭성 저하 없이 냉간가공성을 향상시킬 수 있다. 이러한 경우 Zn은 Ca 또는 Mn 첨가에 따라 기지조직을 α+β 및 절삭성이 우수한 β상으로 유도하기 위해 적절히 조정 가능하다. 5. 산업용 제조에 최적화한 무연황동으로 Cu-2.7Si-24Zn-0.3Mn 합금을 제조하였다. 이상과 같이 결과를 종합하면, Cu-Zn-Si계 무연황동의 제조에 있어 Ca, Mn의 첨가원소로 상용합금이 요구하는 절삭성, 기계적특성(냉간가공성, 강도 등)을 제어할 수 있을 뿐만아니라 양산을 위한 현장 제조 공정에 적합한 합금조성으로 합금성분을 조합이 가능하여 산업 현장에 어려움이 없을 것으로 판단된다.
기존 산업에 다양하게 적용되어 왔던 황동합금에서 친환경성을 만족시키며, 절삭성 등의 요구특성에 부합되는 새로운 황동인 Cu-Si-Zn 무연 황동의 첨가 합금원소에 따른 물성변화 연구에서 Ca, Mn의 첨가원소가 합금 강도, 절삭성, 냉간가공성, 제조특성에 미치는 영향을 규명하고, 상업적으로 적용가능한 최적의 화학조성을 선정한 연구에 대한 결과는 아래와 같다. 1. Cu-40%Zn 황동합금에 Ca 첨가량에 따른 물성 변화를 확인한 결과는 Ca 첨가량이 증가함에 따라 침상의 Ca 금속간 화합물이 기지조직의 입계 및 입내에서 균일하게 분산되어 존재하였고, Cu5Ca상이 생성됨에 따라 절삭 Chip 분절능이 증가하며, 상용 합금 적용범위는 Ca의 함량이 0.4wt% 수준으로 파악되었다. 2. Cu-40%Zn 황동합금에서 Ca 원재료의 경제성을 고려한 페로칼슘실리콘(ferro calcium silicon)의 첨가는 Ca-Si 첨가량의 증가에 따라 침상의 Ca-Si 금속간 화합물이 생성되며, 절삭능 향상에 기여하지만 Ca 0.3wt%, Si 0.6wt% 이상으로 첨가될 때 절삭저항을 나타내는 drilling torque는 크게 향상되지 않는다. 이는 Ca 과 Si의 첨가량이 증가할수록 기지조직의 경도는 증가하는데 이는 기타 석출상의 효과보다는 기지조직상의 β상의 증가에 따른 것이 더욱 지배적으로 추정할 수 있다. 3. Cu-Zn 합금에서 Ca의 현장 적용성을 확인하기 위해 Cu-38Zn-0.4Ca, Cu-38Zn-0.4Ca-0.4Si 조성으로 현장 설비를 이용하여 주조, 압출공정으로 실험을 진행한 결과, (1) 주조공정에서는 Ca의 높은 산화성으로 주조공정에서 성분 제어 어려움, Mold내 탕면 노출시 산화물로 인한 Nozzle 막힘 발생, Billet내 Crack 및 내부결함 발생 가능성 높게 나타났다. (2) 압출 공정에서는 Ca 0.6wt%이상의 경우 결정입계에 금속간화합물의 편석이 발생되고, Wire 제조시 냉간가공성, 열간가공성 취약하여 Crack 발생 가능성이 높고, 최종 Final Stretching 공정에서 낮은 연신율 및 내부 결함으로 인한 단선 문제 발생이 발생되었다. (3) 절삭성은 기존 상용 C3604 합금 대비 비교적 양호한 수준으로 절삭능 향상에 효과가 있음을 확인하였다. (4) 따라서 Ca 첨가는 Cu-38Zn 합금의 현장 양산 제조에서 절삭성은 만족하나 기타 특성 미흡 및 현장 양산 적용에는 어려움이 있음. 4. Cu-Zn-Si 합금에서 Mn 첨가 효과를 확인하기 위해 Cu-24Zn-2.7Si 합금에서 Mn 첨가량에 따라 물성과 절삭성을 평가한 결과, (1) Mn함량이 증가됨에 따라 결정입계 미세화로 냉간가공성 증가함을 확인하였고, 경도값 증가, 충격강도 (Impact Strength)가 기존 C3604 대비 약 10배 향상하여 나타났다. (2) 결정입계를 주사전자현미경으로 분석한 결과 이는 Mn₅Si₃Type의 금속간화합물이 결정입계에 생성되어, 기존에 집중되어 있는 к (Cu₇Si) 상과 γ (Cu₅Si) 상의 생성분율을 미량 감소시키며 기지로 분산시켜, 절삭성에 큰 영향 없이 경도, 냉간가공성, 파괴강도를 향상시키는 역할을 수행하는 것으로 판단된다. (3) 또한 합금조성범위에서 Mn 0.5wt% 이하에서는 절삭성 저하 영향을 주지 않고, 현장 제조에 있어 제조공정의 자유도 향상 등의 효과가 있음을 확인하였다. (4) Mn첨가에 따른 결정입계의 금속간화합물을 EDS로 분석한 결과, Mn 1.0wt%까지 Mn-Si Type의 금속간화합물이 결정입계에서 생성되나 Mn 1.0wt%이상에서는 Mn₅Si₃Type으로 결정입계에 생성되어 침상의 형태로 집중되어 있는 것을 확인하였다. (5) Mn의 함량이 0.5%까지는 절삭성 저하의 영향 없이 냉간가공성을 향상시키며, 5%에서 최대 20%까지 냉간가공성 향상에 기여할 수 있다. 4. Ca, Mn의 첨가로 Cu-Si-Zn 합금의 절삭성 및 냉간가공성을 제어할 수 있다. Ca의 경우 Cu-38Zn 합금에서 0.4wt%이하에서 냉간가공성 등 제반 제조특성에 영향 없이 적용 가능하고, Mn의 경우 Cu-2.7Si-24Zn 합금에서 함량을 1.0wt% 이하에서 적용하면 절삭성 저하 없이 냉간가공성을 향상시킬 수 있다. 이러한 경우 Zn은 Ca 또는 Mn 첨가에 따라 기지조직을 α+β 및 절삭성이 우수한 β상으로 유도하기 위해 적절히 조정 가능하다. 5. 산업용 제조에 최적화한 무연황동으로 Cu-2.7Si-24Zn-0.3Mn 합금을 제조하였다. 이상과 같이 결과를 종합하면, Cu-Zn-Si계 무연황동의 제조에 있어 Ca, Mn의 첨가원소로 상용합금이 요구하는 절삭성, 기계적특성(냉간가공성, 강도 등)을 제어할 수 있을 뿐만아니라 양산을 위한 현장 제조 공정에 적합한 합금조성으로 합금성분을 조합이 가능하여 산업 현장에 어려움이 없을 것으로 판단된다.
This study investigated the effects of strength, machinability, cold workability, manufacturing of the new brass of Cu-Si-Zn alloy, which is satisfying the environmental availability and is suitable to meet machinability in the brass alloy applied to exist ing industry as adding Ca, Mn elements. The...
This study investigated the effects of strength, machinability, cold workability, manufacturing of the new brass of Cu-Si-Zn alloy, which is satisfying the environmental availability and is suitable to meet machinability in the brass alloy applied to exist ing industry as adding Ca, Mn elements. The result of the study that adopted the commercially applicable and optimal chemical composition is like follow. 1. The result of property changes according to adding Ca in Cu-40%Zn brass alloy represented the uniformly distributed Ca intermetallic compound of the matrix and grain boundaries according to the amount of increased Ca. And as producing Cu₅Ca phase, cutting chip segmenting is increased. And the coverage for commercial alloys grasped that the Ca content was identified to the level of 0.4wt%. 2. In the case of Cu-40%Zn brass alloy, the addition of ferro calcium silicon considering the economics of raw materials of Ca generated Ca-Si intermetallic compounds of the matrix according to increasing addition of Ca-Si, it contributed to the improvement of machinability, but if it added over Ca 0.3wt%, Si 0.6wt%, drilling torque that represents the cutting resistance did not improve significantly. It showed that the hardness of the matirx was more increased as the amount of Ca and Si was increasing. This could assumed that the effect of increasing β phase in the matrix structure than the other precipitation phase was more predominated. 3. In the case of Cu-40%Zn brass alloy, the test progress results by casting, pressing process using field equipment in Cu-38Zn-0.4Ca, Cu-38Zn-0.4Ca-0.4Si compositions to determine the applicability of the Ca; (1) In casting process, It show that the difficulty of control of chemical component as the high positive oxidation of Ca, the generation of nozzle embolism as a metallic oxide in exposed mold face side, the generation of crack and internal defect in billet inside. (2) In the case of pressing process, if the Ca 0.6wt% or more, intermetallic compound elemental being generated in the grain boundaries. And if making wire, the possibility of crack generation is high because of the lack of cold workability, hot-drawability. And in the final stretching process, It has a problem such as disconnection by low strain and internal defects. (3) Confirm that cutting ability is relatively effective than existing commercial alloy C3604. (4) Thus, the addition of Ca satisfy the cutting ability in the case of mass production manufacturing site. But It has difficulty in insufficient other properties and applying Mass production manufacturing site. 4. In the case of Cu-Zn-Si alloy, the result of the properties and machinability according to the addition of Mn in order to determine the effect of adding Mn content in Cu-24Zn-2.7Si alloy, (1) As increasing Mn amount, confirms the increase in cold workability with increasing grain boundary refinement, increased hardness. And impact strength compared to the existing C3604 was approximately 10 times higher. (2) The result of that grain boundaries were analyzed by scanning electron microscopy, the intermetallic compounds of Mn₅Si₃Type are produced in grain boundaries. and the fraction of generation in к (Cu7Si) phase and γ (Cu₅Si) phase originally concentrated decrease very small amount, and then it distribute to the base. And It perform the role improving Hardness, cold workability, fatigue strength without effecting machinability. (3) It also show that it does not affect the poor machinability in the range of the alloy by 0.5wt%. And It confirms the effect of improving freedom of the manufacturing process in site manufacturing. (4) The result of analysis of the intermetallic compound in grain boundaries according to adding Mn by EDS confirms that the intermetallic compound of Mn-Si Type by Mn 1.0wt% is produced in grain boundaries. But if Mn is over 1.0wt%, Mn-Si Type of the form of needle is concentrated in the grain boundaries.
This study investigated the effects of strength, machinability, cold workability, manufacturing of the new brass of Cu-Si-Zn alloy, which is satisfying the environmental availability and is suitable to meet machinability in the brass alloy applied to exist ing industry as adding Ca, Mn elements. The result of the study that adopted the commercially applicable and optimal chemical composition is like follow. 1. The result of property changes according to adding Ca in Cu-40%Zn brass alloy represented the uniformly distributed Ca intermetallic compound of the matrix and grain boundaries according to the amount of increased Ca. And as producing Cu₅Ca phase, cutting chip segmenting is increased. And the coverage for commercial alloys grasped that the Ca content was identified to the level of 0.4wt%. 2. In the case of Cu-40%Zn brass alloy, the addition of ferro calcium silicon considering the economics of raw materials of Ca generated Ca-Si intermetallic compounds of the matrix according to increasing addition of Ca-Si, it contributed to the improvement of machinability, but if it added over Ca 0.3wt%, Si 0.6wt%, drilling torque that represents the cutting resistance did not improve significantly. It showed that the hardness of the matirx was more increased as the amount of Ca and Si was increasing. This could assumed that the effect of increasing β phase in the matrix structure than the other precipitation phase was more predominated. 3. In the case of Cu-40%Zn brass alloy, the test progress results by casting, pressing process using field equipment in Cu-38Zn-0.4Ca, Cu-38Zn-0.4Ca-0.4Si compositions to determine the applicability of the Ca; (1) In casting process, It show that the difficulty of control of chemical component as the high positive oxidation of Ca, the generation of nozzle embolism as a metallic oxide in exposed mold face side, the generation of crack and internal defect in billet inside. (2) In the case of pressing process, if the Ca 0.6wt% or more, intermetallic compound elemental being generated in the grain boundaries. And if making wire, the possibility of crack generation is high because of the lack of cold workability, hot-drawability. And in the final stretching process, It has a problem such as disconnection by low strain and internal defects. (3) Confirm that cutting ability is relatively effective than existing commercial alloy C3604. (4) Thus, the addition of Ca satisfy the cutting ability in the case of mass production manufacturing site. But It has difficulty in insufficient other properties and applying Mass production manufacturing site. 4. In the case of Cu-Zn-Si alloy, the result of the properties and machinability according to the addition of Mn in order to determine the effect of adding Mn content in Cu-24Zn-2.7Si alloy, (1) As increasing Mn amount, confirms the increase in cold workability with increasing grain boundary refinement, increased hardness. And impact strength compared to the existing C3604 was approximately 10 times higher. (2) The result of that grain boundaries were analyzed by scanning electron microscopy, the intermetallic compounds of Mn₅Si₃Type are produced in grain boundaries. and the fraction of generation in к (Cu7Si) phase and γ (Cu₅Si) phase originally concentrated decrease very small amount, and then it distribute to the base. And It perform the role improving Hardness, cold workability, fatigue strength without effecting machinability. (3) It also show that it does not affect the poor machinability in the range of the alloy by 0.5wt%. And It confirms the effect of improving freedom of the manufacturing process in site manufacturing. (4) The result of analysis of the intermetallic compound in grain boundaries according to adding Mn by EDS confirms that the intermetallic compound of Mn-Si Type by Mn 1.0wt% is produced in grain boundaries. But if Mn is over 1.0wt%, Mn-Si Type of the form of needle is concentrated in the grain boundaries.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.